Autora: Begoña García Ruiz, catedrática de Química Física en la Universidad de Burgos.

El descubrimiento de los primeros antibióticos cambió drásticamente nuestra calidad de vida, por primera vez en la historia fue posible un control efectivo de enfermedades infecciosas. Desafortunadamente, el uso de grandes cantidades de antibióticos para controlar estas enfermedades en humanos y animales ha creado condiciones excepcionales para que antibióticos que antes eran sensibles a determinadas bacterias hoy ya no lo sean. Es decir, algunas bacterias se han convertido en multirresistentes a los antibióticos actualmente disponibles.

España se sitúa en los primeros puestos del mundo en cuanto a incidencia por bacterias multirresistentes debido a la utilización indiscriminada de antibióticos. La amoxicilina más ácido clavulánico supone el 50 por ciento del consumo de antibióticos en los servicios de Medicina de Familia y se consume 40 veces más en España que en Alemania, banalizando su uso a pesar de que se sabe que destruye una cantidad «importante» de flora intestinal, la cual protege al organismo frente a las resistencias bacterianas.

La larga lista de cepas resistentes incluyen:

Según el informe ‘O’Neill‘, estas bacterias van a causar más muertes que el cáncer en el año 2050, convirtiéndose así en la primera causa de fallecimiento por enfermedad en el mundo. Hoy en día, los mayores retos en la medicina moderna son encontrar fármacos seguros, baratos y efectivos para tratar infecciones cuyo tratamiento ya no está asegurado en pacientes con lesiones traumáticas y en post-operatorios. Así, entender los mecanismos de resistencia es fundamental para el desarrollo de nuevos tratamientos.

Muertes atribuibles a la resistencia a los antomicrobianos (RAM) cada año.
Fuente: «The review on antimicrobial resistance» (Traducción propia).

Las perspectivas para el futuro son particularmente sombrías porque la fuente para el desarrollo de nuevos fármacos antibacterianos está virtualmente vacía. Esta falta de innovación se debe a la dificultad para encontrar mecanismos alternativos de acción para los antibióticos. Por ello, el ritmo de descubrimiento de nuevos fármacos ha disminuido dramáticamente, mientras que su uso aumenta continuamente. En septiembre de 2018, alrededor de 40 nuevos antibióticos estaban en desarrollo clínico para el mercado estadounidense, en comparación con cientos de fármacos para el cáncer. El número de empresas farmacéuticas dedicadas a la producción de antibióticos se ha reducido drásticamente en los últimos años.

Hoy en día ha caído el interés en crear antibióticos de amplio espectro y se dirige a crear antibióticos de espectro estrecho porque el desarrollo de fármacos basados en objetivos moleculares ha fracasado a la hora de encontrar antibióticos de amplio espectro. Por ello, es importante desarrollar tratamientos cuyos objetivos sean microorganismos patógenos específicos, sin causar efectos secundarios en el tejido del huésped. También es posible que la resistencia inducida por un tratamiento pueda ser superada por otro tratamiento.

El grupo Termodinámica y Cinética de Reacciones Complejas (TERMOCIN) de la Universidad de Burgos lleva desde 2018 estudiando el efecto de nuevas moléculas conteniendo metales sobre las cepas bacterianas anteriormente citadas. Los resultados se han publicado en revistas científicas internacionales de reconocido prestigio y abren el camino al diseño de nuevos fármacos.

Fotograma del vídeo «El ADN. Línea de investigación del grupo TERMOCIN«. (Vía TVUBU).

Para profundizar

Se ha publicado que la combinación de metales y antibióticos mejora la acción de estos revirtiendo la resistencia microbiana al encontrase las bacterias patógenas con un mecanismo de acción desconocido o bien porque el nuevo antibiótico tiene más de un objetivo molecular. Por ello, desde el grupo TERMOCIN hemos diseñado racionalmente nuevos complejos metálicos con antibióticos del tipo carbapenems y fluoroquinolonas. También han sido estudiados clústeres cuánticos de tres átomos de plata Ag3, los cuales tienen propiedades sorprendentes. Con cada compuesto se realiza un amplio estudio de la actividad antimicrobiana y sus posibles mecanismos de acción frente a cuatro bacterias multirresistentes, dos GRAM positivas Staphylococcus aureus y Enterococcus faecium y dos GRAM negativas Acinetobacter baumannii y Pseudomonas aeruginosa, consideradas por la OMS de prioridad elevada y critica, respectivamente. La terapia fotodinámica antimicrobinana (aPDT) y la interacción con estructuras G-cuadruplex se han revelado en los últimos años como nuevos modos de acción en la lucha contra las bacterias. La colaboración entre investigadores de la UBU, Universidad de Palermo, Universidad de Pisa y del CiMUS (Centro de Investigación en Medicina Molecular y Enfermedades Crónicas de la Universidad de Santiago de Compostela), con acreditada experiencia en los campos de la química, la biología y la medicina, nos permite llevar a cabo con éxito los proyectos.

Proyecto en desarrollo relacionado con el tema

Titulo del proyecto: PROPIEDADES ANTIMICROBIANAS DE NUEVOS COMPLEJOS ORGANOMETALICOS
Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades
Referencia: RTI2018-102040-B-100
IP: Begoña García Ruiz

Algunas publicaciones recientes representativas

  1. J. Neissa, C. Pérez-Arnaiz, V. Porto, N. Busto, E. Borrajo, J. M. Leal, M. A. López-Quintela, B. García, F. Domínguez.
    Interaction of silver metal clusters with living organisms: bactericidal effect of Ag3 clusters mediated by disruption of topoisomerase-DNA complexes.
    Chemical Science 2015, 6, 6717 – 6724. https://doi.org /10.1039/C5SC02022K

Resaltado como hot article (artículo destacado) debido a la especial recomendación de los referees (revisores). Distinguido con Front Cover (online el 09/11/2015) en el número de diciembre 2015. https://doi.org /10.1039/C5SC90064F

  1. D. Rocco, N. Busto, C. Pérez-Arnaiz, L. Biancalana, S. Zacchini, G. Pampaloni, B. García, Fabio Marchetti.
    Antiproliferative and bactericidal activity of diiron and monoiron cyclopentadienyl carbonyl complexes comprising a vinyl-aminoalkylidene unit.
    Appl Organomet Chem. 2020; e5923. https://doi.org/10.1002/aoc.5923
  2. E. Zanda, N. Busto, L. Biancalana, S. Zacchini, T. Biver, B. Garcia, F. Marchetti.
    Anticancer and Antibacterial Potential of Robust Ruthenium(II) Arene Complexes Regulated by Choice of α-Diimine and Halide Ligands.
    Chem. Biol. Interact. 344, 2021, 109522. https://doi.org/10.1016/j.cbi.2021.109522
  3. F. Guarra, N. Busto, A. Guerri, L. Marchetti, T. Marzo, B. García, T. Biver, and C. Gabbiani.
    Cytotoxic Ag(I) and Au(I) NHC-carbenes bind DNA and show TrxR inhibition.
    Journal of Inorganic Biochemistry.2020.110998. https://doi.org /10.1016/j.jinorgbio
  4. E. Ortega, C. Pérez-Arnaiz, V. Rodríguez, C. Janiak, N. Busto, B. García, J. Ruiz.
    A 2-(Benzothiazol-2-Yl)-Phenolato Platinum(II) Complex as Potential Photosensitizer for Combating Bacterial Infections in Lung Cancer Chemotherapy†.
    Eur. J. Med. Chem. 2021, 222, 113600. https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2021.113600.
  5. N. Fernández-Pampín, M. Vaquero, T. Gil , G. Espino , D. Fernández, B. García , N Busto.
    Distinct mechanism of action for antitumoral neutral cyclometalated Pt (II) complexes bearing antifungal imidazolyl-based drugs.
    Journal of Inorganic Biochemistry 226, 2022, 111663. https://doi.org/10.1016/j.jinorgbio.2021.111667
  6. G. Bresciania, N. Busto, V. Ceccherinia, M. Bortoluzzic, G. Pampalonia, B. Garcia, Fabio Marchettia.
    Screening the biological properties of transition metal carbamates reveals gold(I) and silver(I) complexes as potent cytotoxic and antimicrobial agents.
    Journal of Inorganic Biochemistry (pruebas de imprenta) 2022. https://doi.org/10.1016/j.jinorgbio.2021.111667

Este artículo forma parte de las actividades realizadas en torno a la Semana del Uso Prudente de los Antibióticos 2021. Con la colaboración de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología – Ministerio de Ciencia e Innovación.