Grupo prueba nanopartículas contra bacterias multirresistentes

Fragmentos lipídicos recubiertos por polímeros mostraron acción contra tres especies bacterianas asociadas con casos de infección hospitalaria

Por Karina Toledo

Agência FAPESP – Nanopartículas creadas en el Instituto de Química de la Universidad de São Paulo (IQ-USP), en Brasil, con base en fragmentos lipídicos recubiertos por polímeros, exhibieron una potente acción contra cepas de bacterias multirresistentes a medicamentos en ensayos in vitro.

La coordinadora de esta investigación, Ana Maria Carmona-Ribeiro, presentó los resultados –que salieron publicados recientemente en International Journal of Molecular Sciences– el pasado 16 de octubre, durante el Brazil-Sweden Workshop on Frontier of Science and Education.

“En estudios anteriores habíamos demostrado que tanto el lípido catiónico (con carga positiva) como el polímero catiónico tienen acción contra microorganismos. Cuando se combinan ambos elementos o se combina uno de ellos con un antibiótico o con un péptido antimicrobiano, logramos una acción de mayor espectro”, comentó Carmona-Ribeiro en entrevista concedida a Agência FAPESP.

El tamaño de las partículas varía entre 50 y 100 nanómetros (nm). Como parámetro de comparación, puede decirse que un cabello tiene un espesor aproximado de 80 mil nm. Según explicó la investigadora, el montaje de las distintas capas se concreta debido a la atracción electrostática.

“Primero hacemos la dispersión de lípidos sintéticos catiónicos y formamos fragmentos de bicapa. Por atracción electrostática, depositamos un polímero natural aniónico (con carga negativa), la carboximetilcelulosa (CMC). Por último depositamos otra capa de un polímero catiónico denominado cloruro de poli-dialildimetilamonio”, explicó.

Durante la maestría y el doctorado de Letícia Dias de Melo Carrasco, bajo la dirección de Carmona-Ribeiro y con el apoyo de la FAPESP, se están testeando las nanopartículas en cultivos de bacterias normalmente encontradas en ambientes hospitalarios y que ya han desarrollado resistencia a los antibióticos más utilizados, tales como la Pseudomonas aeruginosa multirresistente (MDR), la Klebsiella pneumoniae productora de carbapenemasa (KPC) y las Staphylococcus aureus resistentes a la meticilina (MRSA).

De acuerdo con los resultados publicados en International Journal of Molecular Sciences, las nanopartículas lograron terminar con entre el 92% y el 99% de las células en cultivo.

“Observamos que, al interactuar con la bacteria, la partícula se disocia. Se liberan los polímeros aniónicos y catiónicos, que interactúan con la pared externa de la bacteria formando haces. Esto provoca la disgregación de la pared celular”, comentó Carmona-Ribeiro.

Como adyuvante inmunológico

En estudios anteriores, el grupo del IQ-USP combinó los fragmentos lipídicos catiónicos con antígenos de patógenos y probó su eficacia como adyuvante inmunológico.

En uno de los experimentos, se combinó la partícula con una proteína producida por la Mycobacterium leprae, la especie causante de la lepra.

“Probamos en ratones y vimos que ese adyuvante genera excelentes respuestas celulares, es decir, aumenta la capacidad de la célula huésped para combatir al microorganismo que está causando la infección”, dijo Carmona-Ribeiro.

También se realizaron ensayos con ovoalbúmina, una proteína encontrada en la clara del huevo y considerada un antígeno modelo para pruebas de nuevos adyuvantes. “Estos ensayos mostraron que nuestros adyuvantes son mejores que los que actualmente se encuentran disponibles en el mercado. Nuestro límite consistió en obtener antígenos verdaderamente buenos para avanzar en las pruebas con este sistema”, afirmó la investigadora.

En otra línea de investigación, el grupo combinó el fragmento lipídico catiónico con la anfotericina B, un antifúngico utilizado para tratar enfermedades tales como la aspergilosis, la blastomicosis, la candidiasis diseminada, la coccidioidomicosis, la criptococosis, la histoplasmosis, la mucormicosis, la esporotricosis diseminada e incluso la leishmaniosis.

“Efectuamos la administración por vía parenteral en ratones y observamos un efecto mejor que el de las fórmulas comerciales de la anfotericina, tales como el Fungizone, por ejemplo. Estos fragmentos son prometedores, pero necesitamos concretar nuevas colaboraciones con grupos que tengan modelos in vivo para avanzar”, dijo la investigadora.

Para cultivar socios

El workshop, organizado por la FAPESP en el marco de acuerdos de cooperación con la Uppsala University y la Lund University, tuvo el objetivo de estimular nuevas colaboraciones entre los científicos del estado de São Paulo y de Suecia, al promover el intercambio de investigaciones, tecnologías y experiencias. Las tres instituciones firmaron acuerdos de cooperación en 2015.

También en la sección intitulada “Fronteras en Ciencias Físicas y Biológicas”, el investigador Watson Loh, del Instituto de Química (IQ) de la Universidad de Campinas (Unicamp), presentó su línea de investigación dedicada a la creación de nanopartículas sintéticas capaces de mimetizar sistemas biológicos.

“Conjugamos productos químicos comerciales tales como surfactantes y polímeros solubles en agua y procuramos entender de qué modo interactúan las sustancias para formar estructuras parecidas a las presentes en seres vivos”, comentó Loh.

Según el investigador, una de las posibilidades futuras consistiría en utilizar esas partículas para que carguen fármacos. Para ello el grupo trabaja con sistemas responsivos, es decir, capaces de responder ante estímulos externos tales como temperatura, acidez o luz.

“El modelo ideal consistiría en crear una partícula capaz de ir al sitio exacto donde debe liberarse el fármaco y generar el estímulo en ese momento. Factores tales como el tamaño de la partícula y la estructura tanto interna como externa determinarán el comportamiento, la velocidad y el lugar donde la partícula se adherirá”, dijo.

Tommy Nylander, docente de Fisicoquímica de la Lund University, también presentó estudios de moléculas cargadoras de fármacos, pero elaboradas a base de lípidos presentes en las membranas celulares.

Leif Kirsebom, docente de Biología y director del Centro Biomédico de la Uppsala University, disertó sobre investigaciones orientadas al estudio del genoma de las más de 150 especies de bacterias del género Mycobacterium. Su grupo procura descubrir de qué modo varía la expresión de genes importantes cuando los microorganismos son sometidos a situaciones estresantes, tales como temperaturas muy altas o muy bajas, poco oxígeno o estrés oxidativo.

También participaron en la sección Katarina Edwards (Uppsala University), Sylvio Canuto (USP), Sven Lidin (Lund University), Isabel Alves dos Santos (USP), Olov Sterner (Lund University), Eduardo Gonçalves Ciapina (Universidade Estadual Paulista – Unesp), Jorge Melendez (USP), Andreas Korn (Uppsala University), Jacques Raymond Daniel Lépine (USP), Laerte Sodre Junior (USP) y João Evangelista Steiner (USP).