El río Ebro, que fluye a lo largo de nueve provincias, es el hogar de miles de especies vegetales y animales mediterráneos. Su cuenca acoge también a más de tres millones de personas, numerosas hectáreas productivas y una fuerte pujanza industrial que se benefician de sus aguas. Por eso, resulta preocupante que algunas de sus zonas tengan importantes concentraciones de antibióticos. Así lo determinó la iniciativa Outbiotics, liderada por la Universidad de Zaragoza y que analizó, entre 2018 y 2021, muestras de ríos españoles y franceses para detectar y cuantificar la presencia de estos medicamentos en el medio ambiente.
Este tipo de contaminación aqueja a al menos veintinueve vías navegables de diez países europeos y va adquiriendo más protagonismo en la lucha contra la resistencia bacteriana ante los antibióticos. Un problema de salud pública que, según datos de 2020 recogidos por la Unión Europea, es la principal causa de «más de 35.000 muertes» a nivel continental. En parte, estos medicamentos se liberan al ambiente a través de químicos tóxicos, productos de degradación y residuos de su producción industrial. Pero también provienen del uso «excesivo e inadecuado» que se hace ante una posible infección.
«Los hospitales suelen hacer una administración empírica de antibióticos incluso antes de saber si van a tener un efecto en el paciente. Esta práctica no está personalizada, favorece la resistencia antibiótica, provoca el fallo terapéutico y dificulta la eliminación de la infección. Encima, al ser liberados en aguas residuales, los antibióticos amenazan la biodiversidad de distintos ecosistemas y aumentan la resistencia de bacterias que existen en el ambiente», incide Juncal Garmendia, investigadora y responsable de Mecanismos Moleculares de Patogénesis Bacteriana en el Instituto de Agrobiotecnología (IdAB-CSIC).
Quienes deseen conocer más a fondo el proyecto pueden hacerlo a través de este enlace
Para abordar este reto, el centro de investigación mixto puso en marcha en 2020 el proyecto Nanopharmachip junto al Centro de Investigación Médica Aplicada (CIMA) y la Asociación de la Industria Navarra (AIN). En concreto, se centró en desarrollar antimicrobianos alternativos a los antibióticos para contrarrestar las infecciones provocadas por la Haemophilus influenzae, una de las principales bacterias que influyen en las infecciones de pacientes con la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC). Así mismo, avanzó en la fabricación de dispositivos que sustituyen el uso de animales para validar estos nuevos fármacos.
Los resultados de esta primera iniciativa permitieron a sus socios vislumbrar una nueva generación de antimicrobianos para combatir infecciones respiratorias crónicas polimicrobianas en pacientes con EPOC. Así nació Polifarma 3D, un proyecto coordinado por ADItech, a su vez agente coordinador del Sistema Navarro de I+D+i (SINAI), y financiado por el Gobierno de Navarra en la convocatoria de ayudas a centros tecnológicos y organismos de investigación para la realización de proyectos de I+D colaborativos.
Carlos Ortiz de Solórzano (CIMA), Juncal Garmendia (IdAB-CSIC) y María Monteserín (AIN) lideran la iniciativa Polifarma 3D.
Los centros de investigación esperan dar un paso más allá en este camino a través de tres objetivos. En primer lugar, el equipo busca reducir la resistencia antibiótica, personalizando los tratamientos según el historial de vacunación y de infecciones dentales previas del paciente. Así mismo, pretende generar antimicrobianos sostenibles a partir de subproductos de la industria alimentaria. Y, por último, trabaja en el desarrollo de dispositivos para fabricar organoides que imiten la estructura del pulmón gracias a las células de los propios pacientes con EPOC.
PERSONALIZACIÓN Y SOSTENIBILIDAD
Estos tres objetivos se convirtieron en otros tantos bloques, liderados por cada una de las entidades. El IdAB-CSIC estudia la relevancia de dos criterios de personalización de las terapias: el historial de vacunación del paciente y su salud bucal. «El cuerpo humano no tiene una microbiota compuesta por microorganismos aislados, sino que viven en comunidades. Así sucede también con aquellas que son patógenas y generan las infecciones asociadas a la EPOC. Nos parece interesante ver cómo interactúan las bacterias ante el efecto de la vacuna antineumococo o las bacterias bucales», resalta Garmendia.
Los fármacos desarrollados en el marco de Polifarma 3D pretenden atacar a las comunidades polimicrobianas que generan las infecciones de la EPOC.
En paralelo, el equipo de AIN se encuentra inmerso en el desarrollo de recubrimientos sostenible que vehiculicen en el cuerpo los antimicrobianos identificados durante Nanopharmachip, según explica María Monteserín, investigadora del Grupo de Materiales Avanzados en la entidad: «Usamos moléculas que se pueden extraer de residuos alimentarios del brócoli o la haba como la glucosa, el etanol y otros nutrientes. Queremos obtener estructuras que permitan no solo llevar los principios activos a donde nos interese, sino también que tengan ellas mismas un efecto antimicrobiano».
Así mismo, el grupo de investigación del CIMA profundiza en la personalización de la terapia con el diseño de estructuras «más parecidas» a las vías aéreas de un cuerpo humano. «Antes utilizamos unos chips en los que generamos una vía aérea, pero colocando las células en una membrana. Ahora, hemos escogido líneas celulares de dos pacientes con EPOC para generar estructuras tridimensionales que, aunque no son vías aéreas, tienen su misma diversidad celular», detalla Carlos Ortiz de Solórzano, director del programa en el CIMA y responsable de su Laboratorio de Sistemas Microfisiológicos.
SUSTITUIR LOS ANTIBIÓTICOS
De esta forma, Polifarma 3D pretende avanzar en el camino hacia la sustitución del uso de antibióticos. Así lo hace a través de una estrategia que enfatiza la personalización y la sostenibilidad de terapias que son «menos proclives» a generar resistencias, defiende Garmendia: «Todas las herramientas del proyecto se pueden aplicar en otros contextos más allá de la EPOC».
