El biodescubrimiento marino ahonda en la búsqueda de nuevos tratamientos farmacológicos Los océanos de la Tierra permanecen en gran medida sin explorar a pesar de que cuentan con un enorme potencial para la obtención de compuestos químicos únicos. El proyecto financiado por la Unión Europea PHARMASEA se propuso impulsar el descubrimiento de esta vasta fuente de recursos biológicos abordando los obstáculos que impiden su explotación. Alimentos y recursos naturales © Damsea, Shutterstock A raíz de distintos llamamientos como, por ejemplo, la iniciativa 10 x 20 de la Sociedad de Enfermedades Infecciosas de América para el desarrollo de diez nuevos antibióticos para 2020, a día de hoy es más que evidente la necesidad de descubrir nuevos fármacos. Las recientes campañas de exploración marina y los nuevos avances en técnicas analíticas han permitido revelar que los ambientes marinos extremos, previamente considerados incapaces de albergar forma alguna de vida, constituyen hábitats propicios para comunidades de microorganismos que pueden servir como fuente de nuevos compuestos bioactivos. A pesar de que las profundidades del océano ofrecen un gran potencial para el descubrimiento de nuevos compuestos biológicos de origen marino, este proceso se enfrenta a toda una serie de obstáculos en su camino. Estos incluyen problemas relacionados con el acceso (físico y jurídico), la biología (conocimientos de genética y el aislamiento de compuestos) y la producción (cuellos de botella). El proyecto financiado por la Unión Europea PHARMASEA consiguió desarrollar con éxito un proceso preciso capaz de analizar el genoma de organismos marinos a partir de colecciones de cepas conservadas por los socios del proyecto y nuevas colecciones de cepas obtenidas en ambientes marinos extremos (hábitats profundos, fríos e hidrotermales). En este contexto, el equipo aisló compuestos con características adecuadas para una amplia variedad de sectores del mercado, incluyendo la salud, para la que se produjeron productos para tratar enfermedades infecciosas, inflamatorias y del sistema nervioso central (SNC). Es más, se logró elaborar compuestos con una actividad eficaz contra la epilepsia y el Alzheimer. Exploración de las fosas oceánicas en busca de nuevos microorganismos La filosofía detrás de PHARMASEA era simple: que los ambientes singulares y/o extremos probablemente albergarían nuevas especies de microorganismos como resultado de la acción de diferentes mecanismos evolutivos. El profesor Marcel Jaspars, coordinador del proyecto, explica: «Seleccionamos principalmente hábitats de las profundidades marinas y las regiones polares bajo la idea de que estos albergan una biodiversidad única con una química singular biológicamente activa. Este planteamiento ha demostrado ser efectivo». Dado que estos ambientes extremos no han sido objeto de una profusa exploración, el primer problema al que se tuvo que enfrentar el equipo de PHARMASEA fue la manera de lograr acceder a estos hábitats. Trabajando en colaboración con EUROFLEETS II, la iniciativa conjunta para la investigación marina financiada por la Unión Europea, y su proyecto «PharmaDEEP», el equipo logró obtener muestras de sedimentos de ambientes marinos profundos y fríos en la fosa oceánica de las islas Shetland del Sur, en la Antártida. Recordando el tratamiento de estas muestras de sedimentos, el profesor Jaspars comenta: «Empleamos técnicas de microbiología para aislar cepas individuales de microorganismos y, después, cultivarlas en condiciones especiales. A continuación, utilizamos técnicas de separación para aislar los productos químicos que producen y analizamos su novedad y diversidad utilizando una base de datos avanzada desarrollada durante PHARMASEA. Al mismo tiempo, evaluamos la actividad biológica de los compuestos y examinamos su potencial biosintético mediante un cribado genómico. Aquellos que arrojaron un resultado positivo para las características químicas, genéticas y de bioactividad de interés fueron seleccionados en primer lugar para su aislamiento y caracterización estructural». Para acelerar el descubrimiento de compuestos químicos novedosos, el equipo empleó técnicas quimiométricas, análisis exploratorios de datos y la determinación estructural asistida por ordenador. Las bases de datos y las herramientas de desreplicación de PHARMASEA ayudaron asimismo a identificar compuestos ya conocidos, descubrir compuestos nuevos e impulsar el laborioso proceso de dilucidar su estructura. También se hallaron nuevos compuestos con mecanismos de acción inéditos gracias el empleo de ensayos innovadores y cribados inversos en paralelo. PHARMASEA consiguió producir con éxito cinco compuestos derivados de organismos marinos que, seguidamente, fueron evaluados en modelos animales para enfermedades del SNC. En este contexto, dos compuestos no tóxicos con potenciales propiedades farmacológicas derivados de una esponja marina exhibieron resultados positivos en un modelo comportamental para el Alzheimer, que recapitula una reducción de la respuesta inflamatoria que podría preceder a la aparición de la enfermedad. Empleando como modelo animal experimental el pez cebra, se evaluaron asimismo tres compuestos para el tratamiento de la epilepsia, los cuales demostraron su potencial como agentes farmacológicos no tóxicos. De estos, dos compuestos extraídos de un hongo marino redujeron significativamente las convulsiones relacionadas con la epilepsia en el modelo animal de referencia para esta afección. Influir en las decisiones políticas y mejorar el rendimiento económico Actualmente, el equipo está realizando pruebas adicionales con los compuestos para el tratamiento de la epilepsia, trabajando para emprender ensayos clínicos en seres humanos. Para el tratamiento del Alzheimer, el equipo patentará análogos activos y continuará desarrollándolos a través de una colaboración entre Europa y Estados Unidos. El profesor Jaspars concluye: «En términos de la denominada ‘‘economía azul’’, hemos demostrado que los organismos de hábitats marinos profundos y fríos pueden constituir una fuente rica de compuestos químicos de gran valor. Contribuyendo a mejorar los conocimientos tecnológicos europeos a través de estos estudios interdisciplinares, las actividades de PHARMASEA ayudan a garantizar la competitividad de la región». Sin embargo, salvar los cuellos de botella existentes en el proceso de biodescubrimiento también requiere de soluciones políticas. Tanto para mejorar el acceso a los recursos biológicos marinos en diferentes hábitats y jurisdicciones como para lograr una distribución equitativa de los beneficios derivados de su explotación, PHARMASEA trabajó codo con codo con responsables políticos de la Organización de Naciones Unidas (ONU), la Unión Europea y uniones políticas transnacionales como la Unión Africana. Gracias a las buenas prácticas científicas de PHARMASEA, el proyecto logró proporcionar una serie de recomendaciones políticas al Comité Preparatorio de la ONU sobre el uso sostenible de la biodiversidad marina en las zonas fuera de la jurisdicción nacional. Palabras clave PHARMASEA, recursos biológicos, nuevos fármacos, ambientes extremos, compuestos bioactivos, microorganismos, epilepsia, enfermedad de Alzheimer, microbiología, cribado genómico, biodiversidad marina, economía azul, quimiometría
