De la Fuente trabaja en la Universidad de Pensilvania, Estados Unidos, y lleva casi una década aplicando herramientas de inteligencia artificial (IA) para rebuscar, en cada rincón de la biología -viva y extinta-, moléculas con potencial antibiótico, para frenar lo que cada vez más es un problema de salud mundial: las bacterias resistentes.

«Hemos logrado acelerar dramáticamente nuestra capacidad para descubrir nuevos antibióticos», indica en entrevista telemática con EFE el investigador español; a día de hoy, forman parte de su ‘biblioteca molecular’ más de un millón de péptidos -cadenas cortas de aminoácidos conocidas por su potencial como antibióticos innovadores-.

Que él y su equipo han encontrado en neandertales, denisovanos, mamuts lanudos, elefantes de colmillos rectos y perezosos gigantes, todas ellas extintas, y en la saliva y el microbioma humano, en vísceras de cerdo, plantas y muchos otros organismos marinos y terrestres.

¿Por qué no hay nuevos antibióticos?

De la Fuente, quien ha recibido numerosos galardones, como el Premio Princesa de Girona de Investigación en 2021 o el premio Langer, explica que son múltiples los factores que han entorpecido el hallazgo de antibióticos totalmente nuevos -solo se han «modificado mínimamente» las estructuras de algunos-.

Cada vez, dice, hay menos inversión y no hay incentivos a nivel de mercado. Además, durante mucho tiempo se pensó que el problema -combatir bacterias- estaba resuelto porque existían fármacos que funcionaban, lo que «desincentivó» a científicos y compañías, que dirigieron su mirada al cáncer y otras enfermedades.

Pero con el tiempo, como ya advirtió Alexander Fleming -descubridor de la penicilina- en su discurso de aceptación del Nobel, las bacterias se han ido haciendo cada vez más resistentes: existe una brecha de muchos años sin innovación en nuevos antibióticos.

A esto, añade el investigador de A Coruña, hay que sumar que los métodos tradicionales de muestreo y laboratorio para hallar moléculas novedosas «están un poquito obsoletos. Descubrir algo interesante puede llevar entre 6 y 7 años, más tiempo del que se tarda en completar un doctorado, y ni siquiera está garantizado».

Aquí, asevera, es donde entran en juego las máquinas: «los algoritmos pueden acelerar el proceso».

Se trata de aprovechar varias décadas de información biológica disponible en forma de secuenciación de proteomas -el conjunto de proteínas producidas por un organismo y codificadas en su genoma-; genomas -todos los genes de un organismo-; y metagenomas -el conjunto completo de material genético presente en una comunidad microbiana en un entorno específico-.

Y aplicar luego los algoritmos adecuados para encontrar, en esa inmensidad de datos, moléculas escondidas. «Es hacer ciencia a velocidad digital», declara el investigador, quien subraya que siempre, para verificar que lo identificado por la IA es correcto, hay que sintetizar en el laboratorio algunos péptidos.

Además, es fundamental probar su actividad antimicrobiana ‘in vitro’ y en modelos animales, lo que De la Fuente ha logrado.

La ‘desextinción molecular’

El primer paso de esta aventura científica fue escudriñar el proteoma humano; gracias a la IA, se identificaron por primera vez miles de péptidos ocultos con potencial antibiótico. Eso hizo plantearse al equipo que quizás no solo estuvieran ahí, sino también conservados a lo largo de la evolución, del árbol de la vida.

Comenzaron a explorar moléculas similares en neandertales y denisovanos y a desarrollar un nuevo paradigma, la «desextinción molecular», que se refiere al proceso de resucitar moléculas de especies extintas para «hacer frente a problemas de hoy en día».

La primera de estas moléculas extintas reconocida -hubo que inventarse un nombre- fue la ‘neandertalina-1′; «fue emocionante», admite el científico. Después vinieron otras y la idea de ir más allá de los antepasados humanos, ampliando la búsqueda a todas las especies extintas conocidas por la ciencia.

Para lograrlo, De la Fuente y su equipo desarrollaron un nuevo modelo de aprendizaje profundo, denominado APEX, entrenado con bases de datos de ADN arcaico de diversos organismos. Este modelo se enfocó en el «extintoma», la información genética de organismos extintos.

Descubrieron la ‘mamutusina-2′ del mamut lanudo, la ‘elefasina-2′ del elefante de colmillos rectos o la ‘hidrodamina-1′ de la antigua vaca marina. Algunas moléculas mostraron en ratones una eficacia comparable a la del antibiótico polimixina B, comúnmente usado en hospitales, afirma De la Fuente, para quien aún faltan datos para saber si las moléculas extintas tienen mayor potencial que las de organismos vivos.

Cuestiones bioéticas

El equipo está pensando ahora los siguientes pasos, porque el objetivo final es desarrollar antibióticos nuevos. Una opción es crear ellos mismos una empresa (‘spin-off’) para explotar los resultados y diseñar nuevos mecanismos para implementar ensayos clínicos, quizás a través de una fundación sin ánimo de lucro. «El mercado está roto y hay que explorar nuevas vías».

La desextinción es un campo nuevo y su desarrollo ha abierto un debate ético y sobre cómo patentar estas moléculas.

«Al abordar el concepto de resucitar moléculas del pasado, nos enfrentamos a profundas cuestiones éticas sobre nuestra relación con la naturaleza, los límites de la intervención humana y nuestras responsabilidades como administradores del mundo biológico», escribió recientemente en la revista Nature Biotechnology el científico gallego junto al experto en patentes y bioética Andrew W. Torrance.

En las conversaciones mantenidas hasta ahora, «no vemos grandes problemáticas porque son moléculas que no son capaces de autoreplicarse. Son cosas inertes en un tubito con agua», indica a EFE De la Fuente.

Aclara que esto no tiene nada que ver con la resurrección de organismos completos, pero reconoce que el debate sobre la desextinción molecular es necesario y debería involucrar a gobiernos y sociedad.

30 agosto 2024|Fuente: EFE |Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2024. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.|Noticia

Un nuevo trabajo realizado por investigadores de todo el mundo, liderado por el Instituto Max Planck de Ciencias de la Historia Humana y con participación española, ha rastreado la evolución del virus de la hepatitis B desde la prehistoria hasta el presente y revela rutas de diseminación y cambios en la diversidad viral. El artículo, publicado en la revista Science, ha examinado los genomas del virus de 137 individuos eurasiáticos y nativos americanos datados entre hace 10 500 y 400 años. Y los resultados reflejan las conocidas migraciones humanas y los acontecimientos demográficos, así como patrones inesperados y conexiones con el presente.

“Esta investigación pone de relieve una realidad muchas veces ignorada, pero obvia: que los virus han estado vinculados al ser humano desde tiempos prehistóricos”, resalta Domingo Carlos Salazar, licenciado en Medicina e Historia e investigador del Departamento de Prehistoria, Arqueología e Historia Antigua de la Universidad de Valencia (UV).

En este sentido, explica Salazar, “si el SARS-CoV-2 ha podido poner en jaque a las sociedades humanas en todo el mundo durante el siglo XXI, solo podemos empezar a imaginar cómo las enfermedades víricas influyeron en la vida en tiempos prehistóricos”. En su opinión, “los historiadores y arqueólogos deben empezar a considerar más la influencia de virus y otros agentes hasta ahora invisibles en el registro arqueológico a la hora de reconstruir estilos de vida pasados”.

Para Gabriel García, Mari Paz de Miguel y Alejandro Romero, investigadores participantes en el estudio desde el Instituto Universitario de Investigación en Arqueología y Patrimonio Histórico (INAPH) de la Universidad de Alicante (UA), “la reconstrucción de una gran proporción del genoma del VHB a partir de restos humanos arqueológicos de diferentes épocas ha permitido explorar con detalle la dinámica temporal y diversidad genética de los linajes antiguos del virus, aportando nuevos datos paleovirológicos que permiten comprender su evolución”.

Muestras de yacimientos alicantinos

Para llevar a cabo este estudio, se han analizado el mayor conjunto de datos de genomas virales de Europa, Asia y América. “Las únicas muestras del arco mediterráneo incluidas en este estudio corresponden a los yacimientos alicantinos de la Cueva de las Lechuzas y el Peñón de la Zorra, ambos en Villena, cuyas dataciones corresponden al periodo Calcolítico y Edad del Bronce. Individuos de estos sitios han contribuido a establecer el linaje del VHB propio del Neolítico-Edad de Bronce, así como su desaparición al final del segundo milenio con una evolución de los genotipos A y D”, explican los investigadores de la UA. En este sentido, apuntan, “la recuperación de genomas antiguos del VHB a partir de tejidos esqueléticos posibilita la apertura de futuros estudios para la reconstrucción de la diversidad viral, así como comprender la historia humana y sus enfermedades”.

Las cepas actuales del VHB se clasifican en nueve genotipos, dos de los cuales se encuentran predominantemente en poblaciones de ascendencia nativa americana.

El estudio proporciona una fuerte evidencia de que estas cepas descienden de un linaje del VHB que divergió hacia el final del Pleistoceno y fue llevado por algunos de los primeros habitantes de las Américas.

“Nuestros datos sugieren que todos los genotipos conocidos del VHB descienden de una cepa que estaba infectando a los antepasados de los primeros estadounidenses y sus parientes euroasiáticos más cercanos en el momento en que estas poblaciones divergieron”, según Denise Kühnert investigadora del Instituto Max Planck para la Ciencia de la Historia Humana (Alemania) y una de las autoras principales del artículo.

El estudio también demuestra que el virus estaba presente en amplias zonas de Europa hace ya 10 000 años, antes de que se extendiera la agricultura en el continente. “Se cree que muchos patógenos humanos surgieron tras la introducción de la agricultura, pero el VHB ya afectaba claramente a las poblaciones prehistóricas de cazadores-recolectores”, afirma el también líder del estudio, Johannes Krause director del Departamento de Arqueogenética del Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva (Alemania) y codirector del estudio.

Tras la transición neolítica en Europa, las cepas del VHB que portaban los cazadores-recolectores fueron sustituidas por nuevas cepas que probablemente propagaron los primeros agricultores del continente, reflejando la gran afluencia genética asociada a la expansión de los grupos agrícolas en la región. Estos nuevos linajes virales siguieron prevaleciendo en toda Eurasia occidental durante cerca de 4 000 años. El dominio de estas cepas perduró hasta la expansión de los pastores esteparios occidentales hace unos 5 000 años, lo que alteró drásticamente el perfil genético de los europeos, pero sorprendentemente no se asoció a la propagación de nuevas variantes del VHB.

Reaparición del VHB prehistórico

Uno de los hallazgos más sorprendentes del estudio es una disminución repentina de la diversidad del VHB en el oeste de Eurasia durante la segunda mitad del segundo milenio a.E., una época de grandes cambios culturales, incluido el colapso de las grandes sociedades estatales de la Edad del Bronce en la región del Mediterráneo oriental.

“Esto podría indicar cambios importantes en la dinámica epidemiológica en una región muy grande durante este período, pero necesitaremos más investigación para comprender qué sucedió”, dice Arthur Kocher, autor principal e investigador del grupo y del Instituto Max Planck para la Ciencia de la Historia Humana (Alemania).

Todas las cepas antiguas del VHB recuperadas en el oeste de Eurasia después de este período pertenecían a nuevos linajes virales que aún prevalecen en la región en la actualidad. Sin embargo, parece que una variante relacionada con la diversidad prehistórica anterior de la región ha persistido hasta el presente. Esta variante se ha convertido en un genotipo raro que parece haber surgido recientemente durante la pandemia del VIH, por razones que aún no se conocen.

Según apunta Salazar, “no es algo habitual en este campo”, remarcando que “aunque a nivel sanitario inmediato no hay repercusión, ya que hay que lidiar con el virus sea la cepa que sea, ver cómo prehistóricas aparentemente desaparecidas de VHB reaparecen ahora junto al VIH, puede ser relevante para considerar reapariciones de otras cepas raras de virus emergentes”.

A raíz de esta investigación y resultados, concluye Salazar, “se hace casi necesario investigar la presencia y evolución desde la Prehistoria hasta nuestros días de otros virus que siguen hoy infectando y matando a los seres humanos”. Además, poder correlacionar virus y sus cepas con los grandes eventos de nuestro pasado podría arrojar nueva luz sobre el porqué somos lo que somos. “Como dicen algunos virólogos: somos virus andantes”, recuerda.

octubre 17/2021 (Diario Médico)

Un equipo interdisciplinario liderado por la Universidad de Granada (UGR) y el Instituto de Paleoecología Humana y Evolución Social (IPHES) de Tarragona ha estudiado los restos óseos de anfibios y reptiles del yacimiento de Orce (Granada) y han logrado reconstruir la evolución del hábitat y del clima en el que vivieron los primeros grupos humanos del continente europeo.

El artículo, liderado por Christian Sánchez-Bandera de IPHES, se ha publicado en la revista Quaternary Science Reviews y se enmarca en el Proyecto ORCE, financiando por la Junta de Andalucía, y está coordinado por el profesor del departamento de Prehistoria y Arqueología de la UGR Juan Manuel Jiménez-Arenas.

“Hasta el momento solo teníamos una visión global de estos yacimientos, la sinopsis del libro escrito en los barrancos y cañadas de la Zona Arqueológica de Orce. A partir de ahora, se añaden nuevos capítulos a este gran tomo de la Historia, que permiten contar y conocer, con un nivel de detalle inédito, la historia que cada una de las páginas atesora”, dice Jiménez-Arenas.

El trabajo se centra en el análisis de los restos óseos de las especies de anfibios y reptiles recuperados en estos yacimientos. “Se trata de restos pequeños y que a simple vista pueden parecer insignificantes frente a la fauna exuberante con la que compartieron paisajes hace en torno a 1,5 millones de años, como mamuts, hipopótamos, rinocerontes, hienas gigantes, tigres con dientes de sable, especies todas ellas extinguidas”, destaca el investigador.

Sin embargo, las modestas ranas y serpientes, los humildes sapos y lagartos nos han acompañado desde tiempos remotos, permitiéndonos estudiarlos y comprenderlos con mucha mayor exactitud. Además, la alta dependencia respecto al ambiente que presentan convierte a estos pequeños animales en auténticas ‘estaciones climatológicas’ y vistas panorámicas de los paisajes pretéritos, lo que permite reescribir esta compleja historia.

Dos yacimientos con condiciones ambientales distintas

Los resultados del estudio indican que los primeros habitantes del continente europeo lidiaron con unas condiciones ambientales diferentes en Barranco León (1,4 millones de años) y en Fuente Nueva 3 (1,3 millones de años), dos de los yacimientos que existen en Orce.

En Barranco León, las primeras páginas de este libro, escritas en las capas más profundas, relatan un ambiente cálido que fue variando, conforme avanzamos en la trama, hacia condiciones cada vez más frías y áridas.

El equipo trata ahora de establecer si existe algún vínculo entre las diferencias tecnológicas y los cambios climáticos impresos en los huesos

La historia finaliza en Fuente Nueva 3, donde se llega al máximo de aridez y frío para, posteriormente, oscilar hacia condiciones más favorables, húmedas y cálidas. “Estos datos nos permiten proponer que los humanos más antiguos del continente europeo, fueron capaces de adaptarse a las condiciones ambientales cambiantes que tenían lugar durante el Pleistoceno inferior y lidiar con un clima y un paisaje variables”, apuntan los científicos.

El equipo trata ahora de establecer si existe algún vínculo entre las diferencias tecnológicas (los útiles en piedra tallada, fundamentalmente) observadas entre Barranco León y Fuente Nueva 3, y los cambios climáticos impresos en los huesos de anfibios y reptiles.

septiembre 20/2020 (SINC)

Referencia:

Sánchez-Bandera, C. et al. New stratigraphically constrained palaeoenvironmental reconstructions for the first human settlement in Western Europe: The Early Pleistocene herpe to fauna lassemblages from Barranco León and Fuente Nueva 3 (Granada, SE Spain). Quaternary Science Reviews.