Ingenieros del MIT reutilizan veneno de avispa como fármaco antibiótico: Los péptidos alterados del veneno de una avispa sudamericana pueden matar bacterias pero no son tóxicos para las células humanas

El veneno de insectos como avispas y abejas está lleno de compuestos que pueden matar bacterias. Desafortunadamente, muchos de estos compuestos también son tóxicos para los humanos, por lo que es imposible usarlos como medicamentos antibióticos.. Después de realizar un estudio sistemático de las propiedades antimicrobianas de una toxina que normalmente se encuentra en una avispa sudamericana, Los investigadores del MIT ahora han creado variantes del péptido que son potentes contra las bacterias pero no tóxicas para las células humanas..

Ingenieros del MIT han desarrollado nuevos péptidos antimicrobianos basados ​​en un péptido natural producido por una avispa sudamericana. Imagen: Wikimedia, Carlos J.. Afilado

En un estudio de ratones, los investigadores encontraron que su péptido más fuerte podría eliminar por completo Pseudomonas aeruginosa, una cepa de bacterias que causa infecciones respiratorias y de otro tipo y es resistente a la mayoría de los antibióticos.

“Hemos reutilizado una molécula tóxica en una que es una molécula viable para tratar infecciones,” says Cesar de la Fuente-Nunez, postdoc un MIT. “Al analizar sistemáticamente la estructura y función de estos péptidos, hemos podido ajustar sus propiedades y actividad”.

De la Fuente-Núñez es uno de los autores principales del artículo., que aparece en diciembre. 7 número de la revista Naturaleza Comunicaciones Biología. timoteo lu, profesor asociado del MIT de ingeniería eléctrica e informática y de ingeniería biológica, y Vani Oliveira, profesor asociado de la Universidad Federal de ABC en Brasil, también son autores principales. El autor principal del artículo es Marcelo Der Torossian Torres, un ex estudiante visitante en el MIT.

variantes venenosas

Como parte de sus defensas inmunitarias, muchos organismos, incluidos los humanos, producir péptidos que pueden matar bacterias. Para ayudar a combatir la aparición de bacterias resistentes a los antibióticos., muchos científicos han estado tratando de adaptar estos péptidos como nuevos medicamentos potenciales.

El péptido en el que de la Fuente-Núñez y sus colegas se centraron en este estudio se aisló de una avispa conocida como polibia paulista. Este péptido es lo suficientemente pequeño, solo 12 aminoácidos: que los investigadores creían que sería factible crear algunas variantes del péptido y probarlas para ver si podrían volverse más potentes contra los microbios y menos dañinos para los humanos.

“Es un péptido lo suficientemente pequeño como para intentar mutar tantos residuos de aminoácidos como sea posible para tratar de averiguar cómo cada bloque de construcción contribuye a la actividad antimicrobiana y la toxicidad.,” de la Fuente-Nunez says.

Como muchos otros péptidos antimicrobianos, Se cree que este péptido derivado del veneno mata los microbios al alterar las membranas de las células bacterianas.. El péptido tiene una estructura helicoidal alfa., que se sabe que interactúa fuertemente con las membranas celulares.

En la primera fase de su estudio, los investigadores crearon unas pocas docenas de variantes del péptido original y luego midieron cómo esos cambios afectaron la estructura helicoidal de los péptidos y su hidrofobicidad, que también ayuda a determinar qué tan bien interactúan los péptidos con las membranas. Luego probaron estos péptidos contra siete cepas de bacterias y dos de hongos., permitiendo correlacionar su estructura y propiedades fisicoquímicas con su potencia antimicrobiana.

Con base en las relaciones estructura-función que identificaron, Luego, los investigadores diseñaron otras pocas docenas de péptidos para realizar más pruebas.. Pudieron identificar porcentajes óptimos de aminoácidos hidrofóbicos y aminoácidos cargados positivamente., y también identificaron un grupo de aminoácidos donde cualquier cambio afectaría la función general de la molécula.

Lucha contra la infección

Para medir la toxicidad de los péptidos, los investigadores los expusieron a células de riñón embrionario humano cultivadas en una placa de laboratorio. Seleccionaron los compuestos más prometedores para probarlos en ratones infectados con Pseudomonas aeruginosa, una fuente común de infecciones del tracto respiratorio y urinario, y descubrió que varios de los péptidos podían reducir la infección. Uno de ellos, dado en una dosis alta, podría eliminarlo por completo.

“Después de cuatro días, ese compuesto puede eliminar completamente la infección, y eso fue bastante sorprendente y emocionante porque normalmente no vemos eso con otros antimicrobianos experimentales u otros antibióticos que probamos en el pasado con este modelo de ratón en particular,” de la Fuente-Nunez says.

Los investigadores han comenzado a crear variantes adicionales que esperan puedan eliminar infecciones en dosis más bajas.. De la Fuente-Núñez también planea aplicar este enfoque a otros tipos de péptidos antimicrobianos naturales cuando se una a la facultad de la Universidad de Pensilvania el próximo año..

“Creo que algunos de los principios que hemos aprendido aquí pueden aplicarse a otros péptidos similares que se derivan de la naturaleza.," él dice. “Cosas como la helicidad y la hidrofobicidad son muy importantes para muchas de estas moléculas., y algunas de las reglas que hemos aprendido aquí definitivamente se pueden extrapolar”.

Fuente: http://news.mit.edu, por Anne Trafton