Crean una vacuna candidata a combatir la resistencia a los antibióticos

Se estima que las infecciones resistentes a los medicamentos antimicrobianos mataron a más de un millón de personas en todo el mundo en 2019, según la Organización Mundial de la Salud (OMS).

Para 2050, unos 10 millones de personas en el mundo podrían morir anualmente por culpa de la resistencia antimicrobiana.

Ante este panorama, es fácil entender por qué uno de los objetivos prioritarios es luchar contra las superbacterias resistentes a los antibióticos.

Helicobacter pylori, Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae y Salmonella spp son algunos de los microorganismos que en los últimos tiempos han demostrado mayores niveles de resistencia a diversas generaciones de antibióticos y que ponen en riesgo la salud de la población.

Una lista que, desafortunadamente, crece cada vez más y que hace que hoy la resistencia antimicrobiana sea un problema de salud pública, calificado en 2020 por la Organización Mundial de la Salud (OMS) dentro de la lista de “problemas sanitarios urgentes de dimensión mundial”.

"Existe la preocupación de que al ritmo que van las cosas, quizás dentro de 20 o 30 años, pocos de nuestros medicamentos sean efectivos", afirma en un comunicado Xuefei Huang , profesor de la Fundación de Investigación de la Universidad Estatal de Michigan en los departamentos de Química e Ingeniería Biomédica .

"Esto nos devolvería a la era anterior a los antibióticos", añade.

Ahora, en un nuevo estudio de "Nature Communications", Huang y sus colaboradores han informado de un avance que ayudará a abordar esta amenaza global de frente. Específicamente, el equipo ha creado una vacuna candidata prometedora para bacterias resistentes a los antibióticos.

Las vacunas bacterianas, junto con los antibióticos, son una herramienta crucial en la lucha contra los microbios mortales.

En el último artículo, Huang anunció varios descubrimientos que ayudarán al desarrollo de una vacuna basada en carbohidratos para las infecciones causadas por Staphylococcus aureus, resistente a la meticilina (SARM).

SARM (MRSA en inglés) son las siglas en español para las infecciones por estafilococo aureus resistente a la meticiclina. Esta bacteria provoca infecciones que son resistentes a varios antibióticos comunes. De hecho, la infección por Staphylococcus aureus es la más peligrosa de todos los estafilococos.

Utilizando una plataforma de administración innovadora creada por el grupo Huang en la Universidad Estatal de Míchigan (MSU), la formulación de la vacuna preclínica del equipo ofreció altos niveles de inmunidad contra niveles letales de estafilococos y SARM en ensayos con animales.

Con este trabajo, Huang y su equipo han ampliado las fronteras de la ciencia de las vacunas, proporcionando a sus colegas investigadores nuevos conocimientos para mejorar y perfeccionar futuras vacunas bacterianas.

Obstáculos

Para desarrollar una vacuna, los investigadores deben identificar un antígeno eficaz. Se trata de una sustancia o molécula que el cuerpo señala como extraña, lo que ayuda a desencadenar una respuesta inmunitaria y la creación de anticuerpos que combatirán futuras infecciones.

Si bien la mayoría de las vacunas se basan en antígenos proteicos, Huang es un experto en la química y biología de los carbohidratos. Estos son compuestos químicos compuestos de sacáridos o azúcares.

El desarrollo de carbohidratos para utilizarlos como antígenos en vacunas presenta sus propios desafíos y ventajas únicos.

"Las estructuras del azúcar son muy específicas de determinadas bacterias", explica Huang.

"Una vacuna que funciona contra una bacteria podría no funcionar en absoluto contra otra, incluso si son muy similares", añade.

Ésta es la razón por la que una sola dosis de una vacuna bacteriana puede contener muchos antígenos diferentes. Por ejemplo, el “20” en la vacuna contra la neumonía pediátrica Prevnar 20 de Pfizer se refiere a las 20 cepas únicas de bacterias contra las que protege.

Si los investigadores pueden desarrollar un antígeno que sea compartido entre muchas (si no todas) bacterias, la cobertura de vacunación mejoraría enormemente.

Gerald Pier, profesor de Medicina en la Facultad de Medicina de Harvard y el Hospital Brigham and Women's y colaborador de este estudio dirigido por MSU, ha estudiado uno de esos antígenos candidatos durante años.

El polisacárido poli-β-(1-6)-N-acetilglucosamina, o PNAG, es un carbohidrato que se encuentra en la pared celular de los estafilococos, en muchas otras bacterias e incluso en hongos. Esta prevalencia lo hace extremadamente útil, ya que ofrece protección potencial contra numerosos patógenos a la vez.

Al examinar el PNAG como antígeno candidato para el estafilococo, Pier, Huang y sus colegas están descubriendo los secretos necesarios para fabricar una vacuna más eficaz.

El equipo identificó dos combinaciones de PNAG que eran especialmente prometedoras. Yendo un paso más allá, los investigadores los conectaron a una innovadora plataforma de administración de vacunas.

La plataforma se basa en un bacteriófago, que es un virus que infecta bacterias, llamado Qbeta, también escrito como Qβ (pronunciado “cue beta”). El equipo de Huang modificó el bacteriófago, dándole el poder de administrar antígenos para patógenos basados ​​en carbohidratos.

El PNAG y otros carbohidratos normalmente no provocan respuestas inmunes fuertes en nuestro cuerpo, pero el mutante Qbeta, o mQβ, ayuda a crear una reacción mejorada.

Esta innovadora plataforma de entrega, que también tiene aplicaciones de vacunas contra el cáncer e incluso la adicción a los opioides , obtuvo el Premio al Logro de Transferencia de Tecnología 2024 de Huang MSU.

Cuando se combinaron con mQβ, Huang y sus colaboradores descubrieron que los dos pentasacáridos PNAG más prometedores ofrecían altos niveles de protección en ratones contra estafilococos y MRSA.

En estudios con animales, la nueva construcción de vacuna del equipo superó a otro sistema de administración de vacuna PNAG que se encuentra actualmente en ensayos en humanos.

En las pruebas, el equipo también descubrió que su formulación tenía un impacto mínimo en la bioquímica del microbioma intestinal.

Mientras el equipo se prepara para futuras pruebas de su nueva vacuna candidata, Huang espera con interés el papel que desempeñarán las vacunas bacterianas en la lucha más amplia contra la resistencia a los antibióticos.

"Las vacunas reducen la tasa general de infección, lo que significa que hay menos necesidad de antibióticos", explica Huang.

“Esto reduce la posibilidad de que las bacterias desarrollen resistencia, rompiendo el ciclo", concluye.