Bioprospecting the Cultivable Bacteria Associated with Trididemnum maragogi from the Saint Peter and Saint Paul’s Archipelago (Brazil) for Bioactive Metabolites

En las profundidades del océano, donde la luz solar se desvanece y la presión aumenta, la vida encuentra la manera de prosperar en asociaciones inesperadas. Entre las más exitosas de estas asociaciones se encuentran las relaciones entre los animales marinos y las bacterias microscópicas que viven en ellos o dentro de ellos. Durante décadas, los científicos han sabido que estos diminutos vecinos no son solo pasajeros; a menudo son las verdaderas fábricas detrás de los poderosos compuestos químicos que se encuentran en las criaturas marinas. Muchos de los medicamentos que utilizamos hoy en día, especialmente aquellos que combaten el cáncer, se descubrieron originalmente en animales marinos como los ascidias, pero investigaciones posteriores han revelado que las bacterias que viven en su interior son frecuentemente las que realmente fabrican los fármacos. Este hallazgo ha desplazado el enfoque del descubrimiento de fármacos hacia el mundo microscópico, donde los investigadores buscan nuevas estructuras químicas que podrían convertirse en la próxima generación de tratamientos que salvan vidas.

En un rincón remoto del Océano Atlántico, lejos de la costa brasileña, se encuentra un pequeño grupo de islas volcánicas conocido como el Archipiélago de San Pedro y San Pablo. Este lugar aislado es el hogar de una especie única de ascidia, un pequeño animal estacionario que filtra el agua para alimentarse. Un equipo de investigadores viajó a este archipiélago para recolectar muestras de esta ascidia específica, que crece en grandes parches planos sobre el fondo rocoso del océano. Su objetivo no era estudiar al animal en sí, sino investigar la comunidad de bacterias que vive en su superficie. Querían ver si estos microbios podían producir sustancias químicas capaces de detener el crecimiento de células cancerosas, una propiedad conocida como actividad antiproliferativa.

Los científicos llevaron sus muestras al laboratorio y comenzaron el lento trabajo de separar las bacterias del tejido de la ascidia. Colocaron pequeñas cantidades del material animal triturado en diferentes tipos de placas ricas en nutrientes, esperando a que las bacterias crecieran hasta formar colonias visibles. Durante varios meses, este proceso produjo cincuenta cepas bacterianas distintas. Los investigadores identificaron qué tipo de bacterias habían encontrado mediante la lectura de un código genético específico común a todos los seres vivos. Descubrieron una mezcla diversa de microbios, incluyendo grupos conocidos por su capacidad para producir medicamentos complejos, como Bacillus y varios tipos de actinomicetos, que son bacterias famosas por producir antibióticos.

Para probar si estas bacterias eran útiles, el equipo las cultivó en cultivos líquidos y extrajo los productos químicos que producían. Luego, expusieron estos extractos a dos tipos diferentes de células cancerosas humanas en una placa: una de melanoma de piel y otra de cáncer de colon. Los resultados fueron prometedores. Varios de los extractos bacterianos detuvieron el crecimiento de las células cancerosas, y algunos mostraron efectos particularmente fuertes. Los extractos más exitosos provinieron de bacterias pertenecientes a los grupos Micromonospora y Salinispora. Estas cepas específicas fueron capaces de matar o detener el crecimiento de las células cancerosas a concentraciones muy bajas, lo que sugiere que estaban produciendo armas químicas potentes.

Sin embargo, saber que una bacteria mata las células cancerosas es solo el primer paso. Los investigadores necesitaban comprender qué sustancias químicas eran responsables. Utilizaron una técnica sofisticada que separa e identifica moléculas basándose en su peso y estructura. Este método les permitió crear un mapa de los productos químicos presentes en los extractos. Encontraron que algunos de los extractos activos contenían familias conocidas de compuestos, como estaurosporinas y rifamicinas, que ya son conocidas por tener propiedades anticancerígenas. Sin embargo, el hallazgo más sorprendente fue que la gran mayoría de las señales químicas que detectaron no coincidían con nada en las bases de datos existentes. Aproximadamente el noventa y cinco por ciento de los químicos encontrados eran completamente desconocidos para la ciencia, representando una diversidad química oculta que nunca antes había sido vista.

Para profundizar en este misterio, el equipo seleccionó una de las bacterias más activas, una cepa de Micromonospora, y secuenció todo su código genético. Este mapa genómico reveló que la bacteria poseía veinte grupos distintos de genes dedicados a la fabricación de moléculas complejas. Si bien algunos de estos grupos de genes coincidían con vías conocidas para la producción de antibióticos u otros fármacos, muchos otros parecían ser enteramente nuevos. El plano genético sugería que la bacteria tenía la capacidad de producir una amplia variedad de compuestos, incluyendo algunos que nunca habían sido descritos. Esto confirmó que las bacterias no solo estaban fabricando los pocos químicos conocidos que los investigadores habían detectado, sino que probablemente estaban sintetizando una gama mucho más amplia de sustancias novedosas.

El estudio concluye que las ascidias del Archipiélago de San Pedro y San Pablo, y las bacterias que viven con ellas, son una fuente rica y en gran parte inexplorada de nuevos medicamentos. Aunque los investigadores no aislaron un solo fármaco nuevo en este estudio específico, demostraron que estas remotas islas oceánicas albergan comunidades microbianas capaces de producir una vasta gama de productos químicos únicos. El trabajo resalta el valor de mirar más allá del animal mismo hacia los socios microscópicos que viven dentro de él. Al combinar el estudio de la genética bacteriana con el análisis de su producción química, los científicos pueden navegar mejor la "materia oscura" del océano: los millones de moléculas desconocidas que esperan ser descubiertas. Este enfoque ofrece un camino poderoso para encontrar la próxima generación de tratamientos para enfermedades como el cáncer, arraigados en la biodiversidad de los ecosistemas más aislados del mundo.