Medicamentos a partir de insectos: Bioprospección de insectos para combatir superinsectos
Algo así como mirar por el cañón de un arma, la resistencia a los antibióticos es una amenaza inminente para la medicina moderna. El aumento del SARM, la gonorrea súper resistente a los medicamentos y otras bacterias de «pesadilla» corren el riesgo de inutilizar nuestras defensas microscópicas. ¿Qué hacer cuando su último recurso no logra matar a estos patógenos?
Algún día, tal vez más temprano que tarde, vamos a necesitar nuevos antibióticos, sin mencionar los medicamentos para el cáncer, la depresión y otras afecciones que no son fácilmente tratables con las recetas actuales. Entonces, ¿cómo encontramos nuevos productos farmacéuticos?
Algunos argumentan que hemos alcanzado el «pico farmacéutico», pero Ross Piper, entomólogo e investigador de la Universidad de Leeds, sostiene que ni siquiera hemos comenzado a buscar. Nuestra mejor apuesta puede estar bajo nuestros pies, en el diminuto mundo de los insectos, y dice que esta investigación también podría encender los esfuerzos de conservación.
«Podría ser un tesoro de química útil. Miren qué compuestos han sido aislados de reptiles y serpientes», dijo Piper en una videollamada con Discover. Su ejemplo favorito es la exenatida, una hormona sintética que trata la diabetes mellitus tipo 2, originalmente derivada de la saliva de los monstruos de Gila. Entre 2014 y 2016, las ventas de este fármaco alcanzaron los 2.490 millones de dólares. «¿Quién hubiera pensado que con sólo mirar los compuestos en la saliva de una lagartija ensangrentada se puede producir un medicamento de gran éxito para la diabetes tipo 2?»
Durante el último año, Piper ha estado involucrada en lo que él llama «descubrimiento de medicamentos ecológicos», y cree que los insectos son la pista más prometedora. Los insectos y otros artrópodos, inundados en un diminuto mundo de inmundicia, necesitan protegerse de las enfermedades y han desarrollado muchas defensas novedosas.
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Aunque la bioprospección de insectos, como se le llama, no es completamente nueva, hay mucho por hacer. Se estima que hay 5,5 millones de especies de insectos diferentes en la tierra, pero sólo se han descrito alrededor del 20 por ciento. Sin embargo, los entomólogos se están volviendo escasos, así que ¿por qué los insectos de la bioprospección no son más populares?
Millones de insectos, millones de defensas químicas
Los seres humanos han conocido los beneficios medicinales de los compuestos derivados de los insectos -antibacterianos, analgésicos, anticoagulantes, diuréticos y antirreumáticos- durante cientos, si no miles de años.
En una revisión del 2005, Eraldo Costa-Neto identificó 64 especies diferentes de artrópodos de alrededor de 14 órdenes, todos usados medicinalmente por diferentes culturas a través de cinco continentes. Sólo en la medicina tradicional coreana, hay por lo menos 19 insectos y otros artrópodos comúnmente prescritos, incluyendo ciempiés, pieles de cigarra ninfa y larvas de polilla fantasma infectadas con el hongo paralizante Ophiocordyceps sinensis.
Más recientemente, los científicos descubrieron que el veneno de las avispas puede reventar las células cancerosas, mientras que el aloferón, un péptido aislado de la sangre (hemolinfa) de una especie de mosca de la fruta, tiene propiedades antivirales y antitumorales.
Pero uno de los mayores problemas es el escalamiento. Una vez que encuentras un producto químico en algo tan pequeño como una mosca, ¿cómo te aseguras de que puedes hacer suficiente de él?
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«Anteriormente, usted habría estado restringido al no poder encontrar suficiente cantidad de esa especie en particular», dice Piper. «Tal vez necesitabas miles de ellos para poder extraer lo suficiente de lo que produce cualquier glándula que estés viendo. Pero ahora puedes hacerlo con cantidades mucho más pequeñas».
Con los avances en transcriptómica, sin mencionar todo el rumor sobre CRISPR-Cas9, Piper cree que podemos aislar ciertos genes e insertarlos en la línea celular de otra cosa para producirlos en masa. Alternativamente, usted podría insertar material genético en otros insectos, como grillos o gusanos de harina, y producir medicina en masa de esta manera.
«Se podrían poner genes de vacunas o algo así, como en el tabaco, en insectos», explica Aaron Dossey, entomólogo y pionero en la industria alimentaria basada en insectos. «Entonces úsalos como un vehículo de producción masiva para tu vacuna, tu posible medicamento de elección o enzima o péptido bioactivo o alguna vitamina.»
Dossey, un experto criador de insectos, sugiere que los insectos palo o los fásmidos hacen «organismos modelo atractivos para estudios de biosíntesis» debido a su gran tamaño y a su amplia gama de defensas químicas.
«Dado el número de especies de fásmidos analizadas… el número de nuevos compuestos encontrados en los fásmidos hasta ahora, y el número total de especies en este orden, los fásmidos representan una fuente potencial significativa de nuevos compuestos», escribió en un análisis de 2010.
Poniendo la hormiga en el antibiótico
Entre los insectos más prometedores para buscar drogas están los insectos eusociales, especialmente en el orden Hymenoptera – abejas, avispas y hormigas. Un hormiguero, que puede contener cientos de millones de trabajadores con alta relación genética en alojamientos compactos y agrupados, es el lugar perfecto para el brote de enfermedades.
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«Si una persona se infecta, un trabajador podría contagiar a miles de personas en unas pocas horas», dice Clint Penick, profesor asistente de investigación de la Universidad Estatal de Arizona que estudia las relaciones con las hormigas. «El suelo es el hábitat más denso y diverso del planeta». Por lo tanto, las hormigas necesitan antimicrobianos fuertes, que muchas especies secretan de las glándulas metapleurales en su espalda.
En una investigación publicada en Royal Society Open Science en febrero, Penick y sus colegas probaron la fuerza antimicrobiana de 20 especies diferentes de hormigas contra Staphylococcus epidermidis, una bacteria común, generalmente benigna, que habita en la piel. Usando un dispositivo similar a una aspiradora llamado un pooter, él recogió hormigas de la acera, en su patio trasero y en el camino a trabajar en la Universidad Estatal de Carolina del Norte, donde él estaba investigando en ese momento.
«Llegamos a las tres principales subfamilias de hormigas, lo cual es una buena muestra de su diversidad», dice Penick. Sesenta por ciento de las hormigas probadas inhibieron el crecimiento bacteriano, pero la eficacia no dependía de la población de la colonia ni siquiera del tamaño de la hormiga. De hecho, una de las hormigas más pequeñas probadas -la hormiga ladrona, Solenopsis molesta- mostró las propiedades antimicrobianas más fuertes.
Se desconocen las propiedades químicas exactas detrás de la farmacopea de estos insectos. Se necesita más investigación para aislar estas sustancias, pero cada vez es más fácil.
«Lo que desarrollamos fue un método en el que se pueden medir muchas especies de hormigas a la vez. Pudimos analizar 96 muestras en un día, mientras que otros grupos podrían analizar sólo un par de docenas», dice Penick. «Hemos demostrado que podemos escalar esto y ver más especies. También hemos reducido un poco la lista de especies que podrían ser interesantes».
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Es fácil pasar por alto algunos compuestos porque los insectos cultivados en laboratorio a menudo dependen de plantas nativas en su dieta para producir los mismos químicos. Por ejemplo, los escarabajos ampollosos, especialmente la llamada mosca española, son conocidos por la cantaaridina extremadamente tóxica que producen. Un terpeno comúnmente utilizado en la crema para verrugas, la cantharidin tiene algunas propiedades antitumorales e incluso puede tratar potencialmente la insuficiencia cardíaca.
Los escarabajos meloides machos dan cantharidin a las hembras, que a su vez lo rocían en sus huevos para disuadir a los depredadores. Pueden hacerlo ellos mismos, pero otras moscas llamadas cantárifas tienen que acumular este producto químico abrasador mordiendo la teca bastarda, la Butea frondosa, las flores o comiendo los insectos que la producen.
Los escarabajos roedores también producen una toxina vesicante con propiedades antitumorales potenciales llamada pederina, que producen utilizando bacterias endosimbióticas que viven en su hemolinfa. De la misma manera, los saltamontes marrones producen antibióticos usando bacterias simbióticas.
Por lo tanto, trate de estudiar estos insectos sin la dieta o el hábitat adecuados y es posible que no encuentre los mismos productos químicos interesantes, según un análisis realizado en 2010 por Konrad Dettner, un entomólogo retirado de la Universidad de Bayreuth que se especializa en la ecología química de los insectos.
«Cuando se aislaron bacterias u hongos de los insectos huéspedes… en la mayoría de los casos estos compuestos ni siquiera se ha demostrado que estén presentes dentro de los insectos huéspedes», escribió. «Por lo tanto, el significado biológico de estos compuestos naturales en sistemas simbióticos o parasitarios donde los insectos representan huéspedes es usualmente desconocido.»
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Esta es en parte la razón por la que Piper argumenta que este tipo de investigación puede beneficiar los esfuerzos de conservación. No sólo es importante preservar los hábitats originales para comprender las relaciones químicas, sino que por cada bosque o pantano que se derriba en un Starbucks, hay potencialmente miles de millones de dólares en medicamentos que se destruyen. Sin embargo, en su ejemplo de exenatida, ni un solo centavo de los miles de millones generados por esta hormona ha regresado para preservar el hogar del lagarto donde fue descubierto.
Si usted encontrara algo y fuera realmente exitoso, podría revolucionar completamente la cantidad de dinero disponible para el trabajo de conservación», dice Piper. «Estamos perdiendo especies que podrían tener todo tipo de aplicaciones potenciales. Pero entonces… tienes que hollar una línea fina, porque puedes fácilmente ir por el camino de ponerle un valor monetario a las cosas».
Resulta que los insectos pueden no tener precio.
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