Cambiar la programación genética de alguien es más fácil de lo que piensas. Si bien las técnicas para alterar el ADN a nivel molecular son cada vez más utilizadas, también es posible activar o desactivar los genes sin cambiar permanentemente el material genético subyacente. Eso significa que podemos afectar las instrucciones genéticas que se envían al cuerpo de un organismo cambiando su entorno o con medicamentos.
Este campo de "epigenética" ya está ayudando a los médicos a comprender cómo funcionan ciertas enfermedades, por qué el ejercicio puede ser tan beneficioso y cómo podríamos alterar el proceso de envejecimiento. Pero mis colegas y yo estamos tratando de investigar el papel de la epigenética en las bacterias.
Recientemente estudiamos una posible forma de afectar la epigenética bacteriana que podría detener las infecciones sin usar antibióticos. Y dado que muchas bacterias se están volviendo resistentes a los antibióticos existentes, eso podría abrir una nueva forma vital de tratar la enfermedad.
Nuestro estudio analizó la bacteria Acinetobacter baumannii, que es una de las principales causas de las infecciones que las personas pueden contraer en los hospitales y que mata hasta el 70 por ciento de las personas infectadas. Los antibióticos ya no funcionan en algunas cepas de A. baumannii, y la Organización Mundial de la Salud lo clasificó recientemente como la mayor amenaza bacteriana para la salud humana.
Ya tenemos algunos de los llamados medicamentos antivirulencia que no matan a las bacterias, pero las hacen inofensivas para que el sistema inmunitario del cuerpo pueda eliminarlas sin dejar atrás ninguna para volverse resistente a la droga. Encontrar una forma de afectar la epigenética de las bacterias que haga que los insectos sean inofensivos podría ayudarnos a crear nuevos medicamentos antivirulencia que contribuirían enormemente a la medicina.
Para comenzar este proceso, primero recurrimos a la epigenética humana. La forma más común de afectar nuestra epigenética es agregar una pequeña etiqueta molecular a nuestro material genético que enciende o apaga un gen relacionado. En particular, podemos agregar una etiqueta conocida como grupo acetilo a una proteína importante llamada histona.
Agregar una etiqueta de acetilo a la histona (CNX OpenStax, CC BY) La histona organiza nuestras moléculas de ADN de 2 m de largo para que puedan caber perfectamente dentro de nuestras células de 100 micrómetros de largo. Agregar la etiqueta acetil es un mecanismo natural utilizado por las células para cambiar la forma en que la histona interactúa con el ADN. Agregar las etiquetas de acetilo normalmente activa ciertos genes, lo que significa que cambian la forma en que se comporta la célula. Las fallas en este proceso de modificación de histonas están relacionadas con cánceres, enfermedades cardiovasculares y muchos trastornos neurodegenerativos.
Las células bacterianas tienen su propia versión de histona conocida como HU, que organiza su ADN y está involucrada en hacer que todas sus funciones funcionen. Las bacterias que se denominan "Gram-positivas", como las de nuestro sistema digestivo que nos ayudan a descomponer los alimentos, no pueden sobrevivir sin trabajar HU. Y las "bacterias gramnegativas", que generalmente son las que nos enferman, como Salmonella enterica, se vuelven mucho menos dañinas sin HU.
Nuevas drogas
En nuestro estudio, descubrimos que agregar una etiqueta de acetilo a HU afectaba significativamente la forma en que interactuaba con el ADN. Esto significa que es muy probable que dicha modificación realice cambios epigenéticos, afectando la forma en que las bacterias crecen e infectan a otros organismos. Entonces, si podemos crear medicamentos que hagan estos cambios a las proteínas bacterianas de esta manera, podríamos tener una nueva forma de detener las infecciones.
Este es un desafío realmente importante en la medicina en este momento, porque las bacterias resistentes a los antibióticos matan a 700, 000 personas al año en todo el mundo. Si no encontramos nuevos tratamientos, la cifra anual de muertes podría aumentar a 10 millones para 2025.
Una vez que verifiquemos el vínculo entre los cambios epigenéticos específicos y la infección bacteriana, podemos comenzar a buscar sustancias que alteren la epigenética de las bacterias de esta manera para que sea menos dañina. Ya hay varias moléculas dirigidas a la epigenética humana de manera similar en el desarrollo preclínico o en ensayos clínicos. Por lo tanto, un medicamento que "apaga" la capacidad de las bacterias para causar infecciones puede no estar muy lejos.
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation.
Yu-Hsuan Tsai, profesor de química orgánica, Universidad de Cardiff
