Polímeros sintéticos contra las infecciones fúngicas
Un estudiante de doctorado en química se queda varado en el Leibniz-HKI y aprovecha el tiempo para investigar sobre Candida albicans
Combinados con fármacos antifúngicos, los polímeros sintéticos son especialmente eficaces contra la Candida albicans. Así lo ha descubierto un equipo de investigación germano-australiano, que también ha aclarado su mecanismo de acción. La colaboración internacional surgió por casualidad a raíz de una visita de investigación imprevista que inició el estudio en el Leibniz-HKI de Jena.
Candida albicans Hyphe (coloreado en azul) penetra en las células humanas.
Ricardo Almeida/Leibniz-HKI
Cada año, más de dos millones de personas se ven afectadas por infecciones fúngicas invasivas, a menudo causadas por especies de Candida y asociadas a elevadas tasas de mortalidad. El desarrollo de nuevas terapias avanza muy lentamente. Sin embargo, la necesidad es cada vez mayor, sobre todo porque la resistencia a los fármacos es cada vez más frecuente. Un equipo de investigación interdisciplinar dirigido por el Dr. Sascha Brunke, del Instituto Leibniz de Investigación de Productos Naturales y Biología de las Infecciones - Instituto Hans Knöll (Leibniz-HKI), ha investigado ahora el modo de acción y el potencial terapéutico de los polímeros sintéticos. Estos compuestos químicos de cadena larga imitan a los péptidos naturales e inhiben el crecimiento de microorganismos. Hasta ahora no estaba claro el mecanismo exacto de acción. Sin embargo, el misterio se ha resuelto gracias a la pandemia de coronavirus.
De Australia a Jena
El estudiante de doctorado Sebastian Schäfer, que trabajaba en el desarrollo de polímeros antifúngicos en la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW), se encontraba en Alemania cuando Australia cerró sus fronteras debido a la pandemia e impidió a Schäfer regresar a la UNSW. Pero el biotecnólogo hizo de la necesidad virtud y trasladó temporalmente su investigación al Leibniz-HKI de Jena, donde añadió una faceta química al Departamento de Mecanismos de Patogenicidad Microbiana y se centró en los hongos patógenos. Esto no sólo dio lugar a nuevos enfoques de investigación, sino también a una colaboración muy fructífera entre investigadores de productos naturales y biólogos de infecciones de Alemania y Australia.
Nuevos polímeros sintéticos de gran eficacia
El inesperado equipo desarrolló varios polímeros sintéticos de la familia de la poliacrilamida que mostraron una gran eficacia contra Candida albicans , incluso contra cepas resistentes. En concreto, el polímero denominado LH, junto con el fármaco caspofungina, resultó extremadamente eficaz contra el hongo y mejoró significativamente la tasa de supervivencia de larvas de polilla infectadas en pruebas de laboratorio.
Ataque completo contra las células fúngicas
En el estudio, el equipo también descubrió por primera vez el modo de acción exacto de los compuestos. "Los polímeros sintéticos atacan las células fúngicas de varias formas simultáneamente. También utilizan nuevas estructuras diana y, por tanto, son muy eficaces. Esta es la diferencia con los antimicóticos convencionales, que sólo tienen un efecto unilateral", informa Raghav Vij, uno de los autores del estudio junto con Sebastian Schäfer. Los compuestos provocaron estrés en la célula fúngica y la debilitaron al dificultar la glicosilación en la superficie celular. En este proceso químico, las cadenas de azúcar se unen a las proteínas, lo que es importante para la estabilidad y el funcionamiento de las células. Los polímeros también dañaron las paredes y membranas de las células fúngicas, provocando su muerte. Además, los polímeros también ayudaron a las células inmunitarias en la destrucción de las células fúngicas, como se descubrió en las pruebas de interacción.
Esperanza para los hongos resistentes
"También fue destacable que el LH junto con agentes antifúngicos no condujo al desarrollo de resistencia en C. albicans en el laboratorio. Esto indica que este tipo de terapias combinadas no sólo son más eficaces, sino también más sostenibles que las anteriores y, por tanto, pueden conducir a un mayor éxito del tratamiento", explica Vij. Otro punto a favor: "La producción de polímeros sintéticos es relativamente barata. Además, son estables y almacenables en comparación con los principios activos convencionales. Por tanto, podrían contribuir de forma significativa a la salud pública, sobre todo en los países de renta baja", resume Sascha Brunke.
Sin embargo, aún hay que seguir investigando antes de que esto ocurra. "Hasta ahora, los polímeros sólo se han probado en modelos de insectos. Primero hay que investigar en detalle si los humanos también toleran bien la nueva terapia", señala Brunke. También es necesario optimizar la estructura de los polímeros desarrollados. "Aún no sabemos exactamente qué componentes moleculares de los polímeros afectan a qué partes del hongo. Todavía nos falta la molécula diana, por así decirlo", afirma Vij. También hay que comprobar si los polímeros tienen efectos nocivos para el ser humano o el medio ambiente. A pesar de todo, los resultados de la investigación apuntan ya en una dirección positiva y dan esperanzas de nuevas opciones terapéuticas eficaces.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.
Publicación original
Sebastian Schaefer, Raghav Vij, Jakob L. Sprague, Sophie Austermeier, Hue Dinh, Peter R. Judzewitsch, Sven Müller-Loennies, Taynara Lopes Silva, Eric Seemann, Britta Qualmann, Christian Hertweck, Kirstin Scherlach, Thomas Gutsmann, Amy K. Cain, Nathaniel Corrigan, Mark S. Gresnigt, Cyrille Boyer, Megan D. Lenardon, Sascha Brunke; "A synthetic peptide mimic kills Candida albicans and synergistically prevents infection"; Nature Communications, Volume 15, 2024-8-9
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