La penicilina y otros antibióticos han salvado innumerables vidas. Sin embargo, la era de estas drogas milagrosas parece estar llegando a su fin. Las muertes por microbios resistentes a los medicamentos aumentarán de los actuales 700.000 por año a 10 millones para 2025. Entonces superarán al cáncer, las enfermedades cardíacas y la diabetes en sus efectos nocivos.
En enero de 2019, la Universidad de Columbia informó que cuatro pacientes en su Irving Medical Center en Nueva York sufrían de un tipo inusual de E. coli. Si bien esta noticia pasó en gran medida desapercibida para los medios de comunicación, atrajo la atención de expertos en enfermedades infecciosas. La E. coli es una bacteria bastante común y es inofensiva si se encuentra en el estómago donde habitualmente vive, pero puede volverse mortal en los lugares equivocados, como la lechuga, la carne molida de res o nuestro sistema circulatorio. En el caso de que los antibióticos sean impotentes en la lucha contra la E. coli, la mitad de los pacientes mueren en dos semanas.
Es por eso que el informe de la Universidad de Columbia sobre E. coli causó tanta alarma. Para algunos pacientes infectados, el último recurso es el antibiótico colistina, una sustancia tóxica que puede causar efectos secundarios y dañar los riñones y el cerebro. La E. coli informada por la Universidad de Columbia tenía una mutación en el gen MCR-1, lo que le daba la terrible propiedad de ser inmune a la colistina.
"Estamos tratando de encontrar un nuevo antibiótico, pero no podemos encontrar nada", dice Erica Shenoy, subdirectora de control de infecciones en el Hospital General de Massachusetts. "Podemos conseguir pacientes con una enfermedad infecciosa que no podemos combatir".
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Desde 1942, cuando un medicamento experimental milagroso llamado penicilina fue trasladado de urgencia al Hospital de Boston, donde salvó la vida de 13 víctimas de un tiroteo en un club nocturno, los científicos médicos han descubierto más de 100 nuevos antibióticos. Los necesitamos todos, pero ya no son suficientes. Y la razón no es solo la E. coli. También hay especies de Staphylococcus, Enterobacteriaceae y Clostridium difficile que han demostrado ser eficaces contra los antibióticos. Un estudio encontró que las muertes por enfermedades resistentes a los antibióticos se cuadruplicaron entre 2007 y 2015. Recientemente, se descubrió una versión resistente y resistente del hongo Candida auris en hospitales de Nueva York y Chicago.lo que provocó la muerte de la mitad de los pacientes infectados.
“Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU. Informan que dos millones de personas al año en Estados Unidos sufren de bacterias u hongos que son resistentes a los principales antibióticos, y que 23.000 personas mueren a causa de ellos. “Y esto es probablemente una subestimación significativa”, dice Karen Hoffmann, directora de la Asociación de Profesionales en Control de Infecciones y Epidemiología. "No tenemos un buen sistema para realizar un seguimiento de los organismos resistentes a múltiples fármacos, por lo que no podemos decirlo con certeza". Los estudios han demostrado que el costo anual de atender a pacientes con este tipo de enfermedades por parte del sistema de salud estadounidense supera los $ 3 mil millones.
Bacterias bajo un microscopio.
Al parecer, esta tendencia sombría continuará. Los expertos de la Organización Mundial de la Salud dicen que las muertes en todo el mundo por microbios resistentes a los medicamentos aumentarán de los 700.000 actuales al año a 10 millones para 2025. En este momento, habiéndose convertido en la principal causa de muerte de las personas, superarán al cáncer, las enfermedades cardíacas y la diabetes en sus efectos destructivos. Antes de que se descubrieran los antibióticos, un pequeño corte, una caries o una cirugía de rutina podían haber causado una contaminación bacteriana mortal. La penicilina, la "cura milagrosa" y otros antibióticos han salvado innumerables vidas en los últimos años. Sin embargo, la era de estas drogas milagrosas parece estar llegando a su fin.
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Los científicos están tratando de identificar y aislar bacterias que ya son refractarias a los medicamentos existentes con la esperanza de evitar brotes de enfermedades a gran escala. Están tratando de reducir el uso de antibióticos para retrasar la aparición de bacterias resistentes. Pero todo esto es muy poco y se hace demasiado tarde. Tal estrategia solo nos permitirá ganar una cierta cantidad de tiempo. Los pacientes de mayor edad y más débiles en los hospitales son actualmente la categoría más vulnerable, pero los riesgos de este tipo continúan extendiéndose. “Vemos jóvenes sanos con infecciones del tracto urinario o de la piel y no tenemos los medicamentos para tratarlas”, dice Helen Boucher.un especialista en enfermedades infecciosas en Tufts Medical Center en Boston. “Probablemente no podremos hacer trasplantes de órganos y ni siquiera podremos hacer cirugías de rutina como el reemplazo de articulaciones. Esto debería ser motivo de preocupación para todos.
Los expertos médicos están depositando sus esperanzas en estrategias completamente nuevas para el tratamiento de enfermedades infecciosas. Están buscando nuevas formas de destruir bacterias en lugares exóticos: virus, limo de peces e incluso en otros planetas. Aprovechan los avances en la genómica y en otros campos y ofrecen nuevas tecnologías para eliminar las bacterias y limitar su propagación. Además, están investigando más terapias en hospitales y en otros lugares donde se propagan las bacterias, utilizando estrategias más holísticas para combatir las bacterias en nuestros cuerpos, así como en nuestros hospitales y consultorios médicos.
Las opciones alternativas parecen prometedoras, pero su implementación aún está lejos. Todavía no está claro si seremos capaces de idear algún medio nuevo antes de que las superbacterias, como el ejército de zombies a las puertas, destruyan nuestras defensas.
“Necesitamos invertir grandes cantidades de dinero en el desarrollo de otros enfoques”, dice Margaret Riley, especialista en bacterias resistentes a los medicamentos de la Universidad de Massachusetts. "Y era necesario empezar a hacer esto hace 15 años".
Nuevos cazadores de gérmenes
Parte del problema con la resistencia a los medicamentos es que los microbios están evolucionando hacia nuevas especies a un ritmo alarmante. Si una persona tarda 15 años o más en poder reproducirse, los microbios como E. coli se reproducen cada 20 minutos. A lo largo de varios años, son capaces de atravesar un período de desarrollo evolutivo, mientras que a una persona le llevaría millones de años, y tales cambios incluyen la posibilidad de obtener tales características genéticas que puedan resistir los efectos de las drogas. La persona que toma antibióticos es el laboratorio perfecto para la producción de microbios resistentes a los medicamentos. Estudios muestranque cuando se introduce un nuevo medicamento, los primeros microbios resistentes a él se forman en un año”, dice Shenoy del Hospital General de Massachusetts.
Y en el campo farmacéutico, no hay casi nada que sustituya a los antibióticos, que ya no actúan de forma adecuada sobre las bacterias. Además, se necesitan alrededor de $ 2 mil millones y alrededor de 10 años para desarrollar un nuevo antibiótico, con muy pocas esperanzas de que el resultado sea un súper fármaco que justifique tal inversión. “El truco para poseer un nuevo antibiótico es usarlo tantas veces como sea posible y durante el período más breve posible”, dijo Jonathan Zenilman, jefe del departamento de enfermedades infecciosas del Centro Médico Bayview de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore. Centro Médico Johns Hopkins Bayview). "¿Qué podría obligar a una empresa farmacéutica a desarrollar un medicamento para ese mercado?" él pide.
Actualmente, los investigadores médicos están buscando otros enfoques. Uno de ellos es involucrar a biólogos interesados en usar la teoría evolutiva para combatir las bacterias. En la década de 1990, bajo el liderazgo de Riley en Harvard y Yale, se inició una investigación sobre cómo los virus matan a las bacterias y las bacterias se destruyen entre sí. En 2000, una de sus compañeras le preguntaba constantemente si su trabajo tenía algo que ver con la salud humana. "Nunca pensé en eso", dice. "Pero de repente todo me quedó claro, y esta pregunta se apoderó de mí".
Desde entonces, Riley ha pasado dos décadas tratando de aplicar una estrategia de guerra de virus para resolver el problema de las enfermedades infecciosas persistentes en humanos. Los virus llamados fagos, que son esencialmente parte del material genético en una envoltura proteica protectora, destruyen las paredes celulares bacterianas y secuestran su maquinaria genética, convirtiendo así a la bacteria en una fábrica para producir más virus. Riley también está estudiando cómo las bacterias a veces matan a otras bacterias en la lucha por la comida. Al hacerlo, la colonia de bacterias a veces empuja a los competidores con una proteína tóxica que producen llamadas bacteriocinas.
El objetivo de Riley no es solo matar las bacterias dañinas, sino también proteger las beneficiosas. De los aproximadamente 400 billones de bacterias que viven en cada uno de nuestros cuerpos, dice, la gran mayoría son beneficiosas o inofensivas, y solo el 10,000 por ciento de ellas son potencialmente dañinas. Los antibióticos de amplio espectro, como la penicilina, la ciprofloxacina y la tetraciclina, ampliamente utilizados por los médicos según las indicaciones de los médicos, no pueden distinguir entre bacterias buenas y malas, las destruyen todas indiscriminadamente. Como resultado, estos tratamientos no solo promueven la aparición de bacterias resistentes, sino que también causan problemas al paciente.
"Usar antibióticos es como lanzar una bomba de hidrógeno sobre una infección", dice Riley. "Usted mata el 50% o más del total de bacterias en su cuerpo y, como resultado, la falta de bacterias buenas puede provocar obesidad, depresión, alergias y otros problemas". Por otro lado, los bacteriófagos y bactericidas son teóricamente capaces de destruir una colonia de bacterias infecciosas en un paciente, todo sin dañar la flora normal o crear un suelo fértil para la formación de bacterias resistentes.
ImmuCell, una empresa de biotecnología en Portland, Maine, ha desarrollado bacteriocina, que trata a las vacas contra la mastitis, una enfermedad que le cuesta a la industria láctea $ 2 mil millones al año. Riley dijo que su laboratorio y otros como ella pueden hacer que los bacteriófagos y las bacteriocinas se dirijan a cualquier contaminación microbiana humana sin el riesgo de una mayor resistencia. “Este es un mecanismo de destrucción estable y duradero que apareció hace 2.000 millones de años”, dice.
Ya se han llevado a cabo con éxito varios ensayos clínicos de terapia con bacteriófagos en Polonia, Georgia y Bangladesh. En Occidente, se están llevando a cabo con éxito ensayos sobre el uso de bacteriófagos en el tratamiento de úlceras en las piernas. Si bien no se están realizando ensayos para tratar enfermedades más graves, el uso exitoso de bacteriófagos en el tratamiento de un paciente multirresistente en California en 2017 bajo las regulaciones de emergencia de la FDA ha llevado a más Los científicos de los Estados Unidos están intentando desarrollar terapias con bacteriocitos. Algunos de ellos en los próximos años pueden avanzar más en tales estudios,incluso en el tratamiento de la tuberculosis resistente a múltiples fármacos y otras infecciones pulmonares en pacientes con fibrosis quística, señala Riley. La investigación sobre el uso de bacteriófagos aún está muy por detrás. El gobierno de los Estados Unidos ha prometido $ 2 mil millones para desarrollar tales métodos alternativos, pero según Riley, "estos fondos están lejos de ser suficientes".
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Los expertos en cáncer están estudiando activamente medicamentos que pueden fortalecer el sistema inmunológico, y este tipo de inmunoterapia puede ayudar al cuerpo de un paciente debilitado a combatir las bacterias resistentes en su cuerpo. Los investigadores han logrado producir anticuerpos humanos en vacas y otros mamíferos que pueden inyectarse en el cuerpo de un paciente. El Hospital Brigham y el Hospital de Mujeres, afiliado a la Universidad de Harvard en Boston, informaron que respondieron con urgencia a una combinación de anticuerpos y antibióticos para salvar a un paciente con una infección resistente, pero los resultados del tratamiento aún no se han publicado. De lo contrario, podemos decir que se está trabajando poco con estos enfoques en el tratamiento de pacientes infectados. Los investigadores también están tratando de desarrollar vacunas contra las infecciones estafilocócicas resistentes y otras bacterias resistentes, pero hasta ahora esto es solo una investigación. “Este tipo de tratamiento sin antibióticos aún se encuentra en las primeras etapas de la investigación”, dijo David Banach, jefe de control de enfermedades infecciosas en el centro médico de UConn Health en Farmington, Connecticut. Pero debemos seguir buscando nuevos enfoques ". Jefe de Control de Enfermedades Infecciosas del centro médico de UConn Health en Farmington, Connecticut "Pero debemos seguir buscando nuevos enfoques". Jefe de Control de Enfermedades Infecciosas del centro médico de UConn Health en Farmington, Connecticut "Pero debemos seguir buscando nuevos enfoques".
Dada la increíble urgencia de este problema, surge la pregunta: ¿por qué se han probado soluciones prometedoras durante tanto tiempo y no están disponibles durante tanto tiempo? Porque se está invirtiendo poco dinero en estos desarrollos, dice Bushehr de Taft Medical Center. El estado gasta miles de millones en investigación, pero no hay inversión privada para convertir los resultados de la investigación en medicamentos y dispositivos fabricados. Según Busher, las empresas farmacéuticas tienen pocas posibilidades de obtener beneficios de la producción de medicamentos que es poco probable que sean utilizados por millones de personas. Es igualmente poco probable que el precio suba a decenas de miles de dólares por dosis. “Este modelo económico no funciona”, dice.
Manejo de bacterias
Aunque los antibióticos son en realidad medicamentos milagrosos, nuestros problemas actuales se deben en parte al hecho de que la medicina les ha puesto demasiado énfasis. Los médicos los recetan para infecciones de oído, dolor de garganta e infecciones del tracto urinario. Los cirujanos los utilizan para prevenir infecciones posoperatorias. Las bacterias pueden desarrollar resistencia y los antibióticos tienen sentido como parte de un enfoque holístico para controlar la proliferación bacteriana y tratar infecciones. Los antibióticos están perdiendo su eficacia lentamente, por lo que los expertos médicos enfatizan la necesidad de estrategias integrales para mantener las bacterias bajo control.
La identificación y respuesta más rápidas a los brotes de enfermedades emergentes, así como las precauciones especiales en el uso específico de antibióticos, ayudan a retrasar o prevenir este proceso. Las nuevas pruebas en desarrollo permitirán a los profesionales de la salud identificar rápida y económicamente los genes de cualquier bacteria que se encuentre en o cerca de un paciente. “No podemos realizar investigaciones moleculares en todos los pacientes que acuden a nosotros. Sería intentar encontrar una aguja en un pajar, dice Shenoy. "Pero si podemos hacer la investigación en pacientes de alto riesgo con la suficiente rapidez, entonces podemos actuar". Sin duda, esta opción sería una mejora con respecto a la técnica estándar de identificación de brotes de enfermedades bacterianas desarrollada hace 150 años.
Además, los especialistas en enfermedades infecciosas se están centrando en contener bacterias resistentes cuando aparecen en los hospitales, en lugar de permitir que se propaguen a los pacientes. Aproximadamente el 5% de todos los pacientes en los hospitales de los Estados Unidos se infectan con una infección nosocomial, es decir, directamente en el propio hospital. No es difícil ver por qué sucede esto. Los hospitales son una gran reunión de personas enfermas con sistemas inmunológicos debilitados y diversas heridas y lesiones que se tratan con dedos e instrumentos médicos, y luego esos dedos e instrumentos se utilizan para atender a otros pacientes.
El envejecimiento de la población y los nuevos procedimientos hacen que los pacientes de los hospitales sean aún más vulnerables. Zenilman del Centro Médico de la Universidad Johns Hopkins realizó un estudio informal y encontró que más de la mitad de todos los pacientes tenían implantes de algún tipo, que son fuentes comunes de infección. “Los pacientes en los hospitales de hoy están más enfermos como grupo que nunca”, señala. "Las investigaciones muestran que, en promedio, los hospitales no toman medidas en aproximadamente la mitad de los casos", dijo Hoffman de la Asociación de Profesionales de Epidemiología y Control de Infecciones. "Este es nuestro mayor problema".
Los hospitales están comenzando a cambiar su práctica. Muchos ahora usan robots en forma de botes de basura para desinfectar las paredes con luz ultravioleta (las salas deben estar vacías en este momento, ya que este tipo de luz es dañina para los humanos). En el Riverside Medical Center, al sur de Chicago, dos robots fabricados por Xenex desinfectan más de 30 salas al día.
Sería más fácil mantener limpios los hospitales si las bacterias no pudieran adherirse a superficies como mesas y ropa. Melissa Reynolds, ingeniera biomédica de la Universidad Estatal de Colorado, está desarrollando materiales resistentes a las bacterias. La ropa de los trabajadores de la salud y otros materiales y superficies utilizados en los hospitales no necesitarían desinfectarse con tanta frecuencia si no se acumularan bacterias. La lucha contra las bacterias es una dirección aleatoria en el trabajo de Reynolds. Estudió cómo evitar la coagulación en las mallas que utilizan los cirujanos para mantener abiertas las arterias de un paciente. El uso de un revestimiento especial en las rejillas, compuesto por nanocristales de cobre, parece serevita que las células sanguíneas se adhieran a la superficie. También llamó la atención sobre el hecho de que las bacterias no pueden adherirse al recubrimiento nanocristalino. Y en algún momento uno de los estudiantes de su laboratorio exclamó “¡Eureka! ¿Por qué no sumergir un paño de algodón en una solución nanocristalina para que las bacterias no se queden en el paño? " “Después de eso, descubrimos algunos materiales nuevos con propiedades antibióticas”, dijo Reynolds. "Nos llevó a una nueva dirección en nuestro trabajo".para que las bacterias no puedan permanecer en el tejido? " “Después de eso, descubrimos algunos materiales nuevos con propiedades antibióticas”, dijo Reynolds. "Nos llevó a una nueva dirección en nuestro trabajo".para que las bacterias no puedan permanecer en el tejido? " “Después de eso, descubrimos algunos materiales nuevos con propiedades antibióticas”, dijo Reynolds. "Nos llevó a una nueva dirección en nuestro trabajo".
La idea de un tejido relativamente resistente a las bacterias ya ha pasado una serie de pruebas. “Una y otra vez, expusimos el tejido tratado a todo tipo de bacterias, y después de eso no pudimos encontrar ninguna bacteria en él”, dice. "Todavía estamos tratando de descubrir este mecanismo, pero sabemos que este método es eficaz con una amplia variedad de tipos de bacterias". Ya está trabajando con una importante empresa de dispositivos médicos para demostrar que los nanocristales se pueden incorporar a un proceso de fabricación con un coste adicional mínimo. Actualmente, está explorando formas de utilizar estos cristales en otros materiales hospitalarios, como acero inoxidable, pinturas y plásticos. Los materiales tratados de esta manera estarán protegidos de las bacterias durante mucho más tiempo,que las superficies hospitalarias tradicionales tratadas con desinfectantes convencionales, señala.
Los láseres son otra herramienta potencial para combatir las bacterias. Mohamed Seleem de la Universidad de Purdue y sus colegas están tratando de encontrar una manera de identificar rápidamente las bacterias infecciosas en muestras de sangre al exponerlas a rayos láser de diferentes colores. En el proceso, encontraron que ciertas bacterias resistentes a los medicamentos podían cambiar su color de dorado a blanco en solo unos segundos después de haber sido brevemente expuestas a un rayo láser azul. Algunas de estas bacterias "fotoblanqueadas" murieron, mientras que otras eran tan débiles que perdieron su capacidad para resistir los efectos de los antibióticos convencionales. Resultó que la luz azul ataca los pigmentos de la membrana externa de las bacterias. “Solo funciona con un determinado pigmento”, dice Selim."Por lo tanto, ninguna otra célula se ve afectada".
Selim y sus colegas están tratando de encontrar formas de ajustar el color del láser para apuntar a ciertas bacterias resistentes. Si su trabajo tiene éxito, los trabajadores de la salud pueden usar láseres no más grandes que una linterna estándar para destruir de manera segura las bacterias dañinas en la piel de un paciente y desinfectar los consultorios médicos. El rayo también se puede utilizar para tratar la piel y la ropa de los propios trabajadores de la salud para evitar que propaguen la infección. Actualmente, sus colegas se están preparando para realizar ensayos clínicos.
Selim también cree que esta luz se puede utilizar para infecciones sanguíneas resistentes graves y peligrosas. En este caso, el paciente puede conectarse a una máquina de circulación extracorpórea y la sangre puede tratarse con un haz de este tipo a medida que pasa a través de la máquina. “Básicamente, se toma la sangre del paciente, se la esteriliza y se la devuelve”, dice.
Ralentizar el desarrollo de superbacterias
Aunque la industria farmacéutica ha abandonado en gran medida la producción de antibióticos, los investigadores aún esperan encontrar nuevos tipos de antibióticos. La revolución de los antibióticos comenzó en 1928, cuando Alexander Fleming regresó de las vacaciones a su laboratorio de Londres y descubrió un moho de aspecto extraño que se había formado en una zanja que dejó junto a la ventana. Desde entonces, los investigadores han estado tratando de estudiar cada rincón de la naturaleza con la esperanza de encontrar nuevas bacterias asesinas. Nuevas sustancias que pueden ser mortales para las bacterias resistentes, pero inofensivas para los humanos, son informes recientes que sugieren insectos, algas, baba de peces juveniles, lodo rico en arsénico en Irlanda e incluso en suelo marciano. Un grupo de investigadores de la Universidad de Leiden en Holanda está tratando de crear una bacteria artificial con la esperanza de queque sobre esta base será posible obtener un nuevo antibiótico.
Además, los médicos están tratando de aprovechar al máximo los antibióticos existentes al frenar la aparición de nuevas especies resistentes. Esto requiere reducir el uso excesivo de antibióticos, lo que brinda a las superbacterias un incentivo para el desarrollo evolutivo. Esta acción debe convertirse en internacional, ya que las bacterias resistentes a menudo viajan de una parte del mundo a otra.
Los países en desarrollo son especialmente propensos a las amenazas bacterianas, que luego viajan a los Estados Unidos, dice Banak de Yukon. Los estudios han encontrado que la mayoría de los antibióticos del mundo ya se distribuyen sin receta en las farmacias locales, lo que ha llevado a un aumento del 65 por ciento en el uso de antibióticos entre 2000 y 2015. Las bacterias resistentes resultantes migran fácilmente por todo el mundo en el estómago de millones de viajeros. “El impacto del uso excesivo de antibióticos en estos países, y las condiciones de vida allí y el medio ambiente, conducen a la propagación mundial de organismos resistentes”, enfatiza.
David H. Freedman
