En un momento en que la atención científica se centra en combatir el virus responsable de la mayor crisis de salud en los últimos 100 años, la ganadora del Premio Nobel de Química Ada Yonath llama la atención de la sociedad sobre otro problema que considera uno de los más graves del mundo. medicina moderna: resistencia bacteriana a los antibióticos.
por Karina Toledo | Agência FAPESP
Según la científico israelí, si no se hace nada para cambiar el curso de la medicina, pronto deberíamos volver a la era anterior a los antibióticos, cuando las enfermedades causadas por parásitos e infecciones como la neumonía eran casi imposibles de tratar y a menudo resultaban en muertes.
“Estamos a punto de entrar en lo que la Organización Mundial de la Salud llama una era posterior a los antibióticos. El Banco Mundial estima que más del 3,8% de la economía mundial se perderá para 2050 debido a la resistencia microbiana «, dijo el investigador durante el seminario web De la ciencia básica a la medicina moderna , celebrado el 25 de junio por la Academia de Ciencias del Estado de São Paulo (Aciesp).
Nacida en Jerusalén en 1939, Yonath completó su doctorado en cristalografía de rayos X en 1968 en el Instituto de Ciencias Weizmann, donde actualmente dirige el Centro Milton A. Kimmelman para la Estructura Biomolecular. En 2009, recibió el Premio Nobel de Química junto con los científicos Venkatraman Ramakrishnan y Thomas Steitz por mapear la estructura del ribosoma, el orgánulo conocido como la «fábrica de proteínas» de la célula.
Fue la primera mujer en el Medio Oriente en recibir el Premio Nobel de ciencias, la cuarta en ganar el Premio Nobel de Química y la primera en recibir este premio desde 1964. También recibió el Premio L’Oréal-Unesco para Mujeres en la Ciencia y muchos otros. premios, pero el título que considera más importante es el de «Abuela del año».
A lo largo de su presentación en línea, Yonath enfatizó que solo la inversión en ciencia básica es capaz de generar el conocimiento necesario para desarrollar aplicaciones disruptivas, entre ellas drogas con un mecanismo de acción verdaderamente innovador.
“Dirigir una aplicación directamente a veces funciona, a veces no. Pero incluso cuando funciona, es de una manera muy limitada ”, dijo el investigador justo antes de narrar cómo sus descubrimientos sobre la estructura de los ribosomas ayudaron a mejorar los antibióticos actualmente disponibles.
“Las proteínas son responsables de prácticamente todas las funciones celulares: estructurales, enzimáticas, hormonales, de transporte y señalización. La síntesis de proteínas es tan importante para las células que más del 40% de los antibióticos utilizados en la clínica buscan paralizar el ribosoma bacteriano. Una célula bacteriana puede contener más de 100,000 ribosomas, mientras que en una célula de mamífero el número es de millones ”, dijo.
Según el investigador, la fábrica de proteínas celulares se divide en dos pisos. En el piso superior, llega el ARN mensajero expresado por el gen y donde tiene lugar la decodificación. Abajo, llegan los camiones, los ácidos nucleicos transportadores (ARNt), que traen los componentes básicos de la proteína, los aminoácidos.
“Abajo, se libera el proceso de unión entre los péptidos y la proteína recién formada. Esto era lo que se sabía cuando comencé mi investigación, pero no se sabía cómo se produce el proceso de síntesis de proteínas en detalle. Era lo que me interesaba descubrir ”, dijo.
Como la estructura y la función están intrínsecamente relacionadas en la naturaleza, para comprender el funcionamiento del ribosoma, Yonath decidió descifrar la estructura tridimensional del orgánulo utilizando una técnica conocida como cristalografía de difracción de rayos X. La estrategia era transformar los ribosomas bacterianos en pequeños cristales y observar cómo difracta la luz emitida sobre ellos. Sin embargo, en ese momento se creía que era imposible cristalizar los ribosomas porque son estructuras muy flexibles, heterogéneas y químicamente complejas, que se deterioran rápidamente.
Yonath y sus colegas tuvieron la idea de probar el método con ribosomas de bacterias que vivían en condiciones extremas, como las aguas salobres del Mar Muerto (Israel) o el frío helado del Monte Everest (Nepal). El científico creía que estos microorganismos habrían desarrollado mecanismos para mantener sus ribosomas funcionales incluso en situaciones estresantes.
Aunque la solución hizo posible obtener cristales por primera vez, todavía había otro obstáculo que superar. Incluso el ribosoma de las bacterias acostumbradas a situaciones extremas no resistió la radiación y se deterioró rápidamente durante el experimento. Luego, Yonath propuso que el daño al orgánulo podría retrasarse si la temperatura ambiente se redujera a -195 o C, lo que disminuiría el movimiento de los átomos. Y así llegó el método ahora conocido como criobiocristallografía.
“Nadie en ese momento creía que funcionaría, ni siquiera yo creía mucho. Se rieron, pero funcionó ”, dijo.
Y así fue posible obtener las primeras imágenes de alta resolución de la estructura tridimensional de las dos subunidades del ribosoma bacteriano, un trabajo que se publicó entre los años 2000 y 2001. Más tarde, el grupo israelí mostró que las bacterias beneficiosas y patógenas tienen ribosomas muy similares e identificaron los llamados «sitios funcionales» del orgánulo, tanto los que ya han sido atacados por los antibióticos existentes para prevenir la síntesis de proteínas como otros que podrían ser objetivos de nuevos medicamentos menos tóxicos y más eficientes.
Aunque la investigación básica realizada por Yonath y varios otros investigadores ha generado un conocimiento útil para el desarrollo de antibióticos innovadores, y capaz de ahorrar la microbiota beneficiosa del cuerpo humano, matando solo bacterias patógenas, las compañías farmacéuticas han logrado poco progreso desde los años. 1980
Si, por un lado, la resistencia bacteriana crece de manera sostenida año tras año, dice Yonath, la cantidad de nuevos antibióticos aprobados ha disminuido y las emisiones más recientes corresponden a pequeños cambios químicos en compuestos ya conocidos. «La búsqueda de algo realmente diferente y nuevo apenas se hace en el mundo de hoy», se lamentó.
“Este es un problema global y les voy a dar algunas cifras. En los Estados Unidos, 2 millones de personas mueren cada año por enfermedades infecciosas. En Europa, entre 2002 y 2014, la resistencia bacteriana causó un promedio de 33 mil muertes anuales y un costo de € 1,6 mil millones con atención médica añadida a la pérdida de productividad. En el mismo período, el consumo de antibióticos específicos se duplicó. Estos números realmente me dan miedo ”, dijo.
Para Yonath, las bacterias son seres inteligentes con un gran deseo de vivir. Por esta razón, el investigador considera imposible detener por completo el problema de la resistencia a los antibióticos. “Pero podemos minimizar este problema. Y eso es lo que he tratado de hacer con mi trabajo a lo largo de los años ”, dijo.
El seminario presentado por Yonath fue el primero de una serie lanzada por Aciesp, como se explicó en la inauguración del presidente de la entidad Vanderlan Bolzani , profesor del Instituto de Química de la Universidade Estadual Paulista (IQ-Unesp), miembro del Consejo Superior de FAPESP y de la coordinación. del programa BIOTA-FAPESP .
“Nuestro sueño es promover en São Paulo, cada dos años, una escuela de ciencias avanzadas para dar la oportunidad a los investigadores jóvenes de toda América Latina de interactuar con los ganadores del Premio Nobel. Una iniciativa inspirada en la Reunión del Premio Nobel de Lidau ”, dijo Bolzani.
También participaron en el evento el vicepresidente de Aciesp, Paulo Artaxo , profesor del Instituto de Física de la Universidad de São Paulo (IF-USP) y miembro de la coordinación del Programa de Investigación FAPESP sobre Cambio Climático Global , y el director ejecutivo de Aciesp, Adriano Andricopulo , profesor del Instituto de Física de São Carlos (IFSC) de la USP, miembro del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología en Biodiversidad y Productos Naturales ( INCT-BioNat ) y coordinador de transferencia de tecnología en el Centro de Investigación e Innovación en Biodiversidad y medicamentos ( CIBFar ), un Centro de Investigación, Innovación y Difusión (CEPID) FAPESP con sede en IFSC-USP.