Sustancia química de esponjas contra S. aureus resistente a la meticilina en biopelículas

En los últimos 70 años, a pesar del descubrimiento y el uso de antibióticos para tratar infecciones, las enfermedades bacterianas siguen siendo la segunda causa de muerte en el mundo, especialmente entre los niños y los ancianos. Como ejemplo, en los EE.UU. se producen dos millones de infecciones adquiridas en el hospital cada año, que causan al menos 100.000 muertes. Muchas de estas infecciones están producidas por bacterias resistentes a los antibióticos a los que deberían ser sensibles.

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Los Staphylococcus aureus resistentes a la meticilina (SARM) puede causar infecciones en casi todos los nichos del huésped humano: de la piel y sus estructuras blandas, heridas quirúrgicas, neumonía, endocarditis, osteomielitis, etc. En los últimos años, los SARM se han vuelto además resistentes a la vancomicina y otros antibióticos glucopéptidos amenazando una de las opciones más valiosa de tratamiento contra las infecciones por esta bacteria. Hasta hace poco, las infecciones por SARM altamente resistentes eran un problema en los hospitales y residencias de ancianos, pero ahora se pueden encontrar en el ámbito extrahospitalario, en personas que frecuentan lugares de uso común, tales como gimnasios, piscinas, vestuarios, escuelas, colegios, cuarteles y otros.

Por otra parte, las biopelículas, formadas por S. aureus, y muchas otras bacterias patógenas durante la infección, son una colección de células recubiertas en una matriz extracelular compuesta de polisacáridos, proteínas y ADN y otras sustancias orgánicas en donde es difícil la llegada de las defensas orgánicas y los antimicrobianos.

Se estima que hasta el 80% de todas las infecciones están causadas por bacterias que forman biopelículas por lo que son recalcitrantes a la intervención terapéutica. De hecho, en la actualidad, las opciones para controlar y erradicar las biopelículas durante la infección son casi inexistentes. Por ello, es imperativo que se hagan esfuerzos para desarrollar nuevos agentes anti-biopelícula para tratar infecciones bacterianas resistentes a los fármacos.

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El profesor de química de la Universidad de South Florida (USF) Dr. Bill Baker, (Department of Chemistry y Center for Drug Discovery and Innovation –CDDI) y sus colegas estudian la ecología química de la Antártida, cerca de la estación de Palmer, con el fin de recuperar invertebrados marinos, como las esponjas, para aislar productos naturales que pueden tener potencial farmacéutico.

Uno de los esfuerzos del grupo se ha dirigido a extraer y caracterizar las estructuras químicas de esponjas antárticas liofilizadas y luego probar en el laboratorio su eficacia frente SARM. De estas estructuras procede una nueva sustancia que el equipo de investigación ha denominado “darwinolide”. Esta sustancia puede ser una buena base para un antibiótico eficaz contra las bacterias que forman biopelículas.

Parte de los resultados de las investigaciones se han publicado (13.05.2016) en la revista Organic Letters de la American Chemical Society, en un escrito cuyo primer firmante es la doctora Jaqueline L. von Salm, del equipo de Dr. Baker.

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El nuevo diterpeno de extracto de esponjas, darwinolide, procede de la esponja Dendrilla membranosa (nombre original Spongia membranosa, Pallas-1766) de la Antártida. La sustancia se obtuvo del extracto de diclorometano de la esponja liofilizada sometido a extracción en fase sólida inversa con acetonitrilo. El extracto se sometió a cromatografía líquida de purificación de alto rendimiento dando cuatro productos naturales importantes, entre ellos el sintitulodarwinolide el cual se caracterizó basándose en estudios espectroscópicos y análisis cristalográfico. La fórmula química de darwinolide se determinó por HRESIMS (high resolution electrospray ionization mass spectrometry)

Darwinolide demostró tener 4 veces más selectividad contra los SARM de las biopelículaste en comparación con lo que sucede con las células planctónicas siendo capaz de eliminar más del 98% de las mismas. Esto supone una buena base para el desarrollo de terapias para tratar las infecciones por SARM.

Von Salm JL et al. Darwinolide, a new diterpene scaffold that inhibits methicillin-resistant Staphylococcus aureus biofilm from the Antarctic sponge Dendrilla membranosa. Org Let, 2016; 18: 2596-2599.
DOI: 10.1021/acs.orglett.6b00979