Las bacterias infecciosas han creado a su alrededor una suculenta capa dulce –formada por carbohidratos– compatible con la de las células de nuestro organismo para poder engancharse a ellas e infectarlas. Este sofisticado engaño es el que han estado utilizando los patógenos durante milenios para poder burlar la seguridad de las células y obligarlas a poner en funcionamiento toda su maquinaria solo para ellos.
El descubrimiento de este mecanismo ha entusiamado a un grupo de científicos internacional entre los que se encuentra Andrés González, químico del Instituto de Productos Naturales y Agrobiología (IPNA-CSIC), pues abre las puertas a la búsqueda de un tratamiento antibacteriano más personalizado y menos dañino.
Las células de todos los organismos vivos están envueltas por una capa de carbohidratos complejos que no solo les permite identificarse hacia el exterior, sino que además intervienen en el reconocimiento con el entorno. En este sentido, hay quien define a los carbohidratos como «moléculas sociales» por ser la parte que inicia la comunicación celular.
Y es que, si bien e sabía que tanto las células como las bacterias contaban con esa cubierta de oligosacáridos –conocida como glicocálix–,se desconocía que hubiera una relación tan directa entre ambas. «Ese estudio pone de manifiesto que los carbohidratos del exterior de algunas bacterias son complementarios a los de algunas células», explica González.
Tradicionalmente se pensaba que estos receptores eran exclusivamente proteínas, pero se ha demostrado que también algunos carbohidratos bacterianos complejos pueden realizar esta función, mostrando alta afinidad los unos por los otros como si se tratara de dos trozos complementarios de velcro.
Este primer hallazgo sienta las bases de un proyecto a desarrollar en los próximos dos años denominado Decoding glycan/glycan recognition in pathogen host/guest interactions, con el que investigadores de Taiwan, Madrid y Canarias buscarán desentrañar «cuáles son las claves de ese reconocimiento», tal y como destaca González. El proyecto se enmarca dentro del Programa de Acciones Bilaterales que estimula la colaboración entre grupos de investigación del CSIC con otros de diversas instituciones extranjeras con las que se ha suscrito un acuerdo de colaboración, en este caso concreto, con el National Science and Technology Council (NSTC) de Taiwán.
Y es que aunque se sabe cuáles son los carbohidratos que intervienen en este reconocimiento por ambas partes, no está claro cuáles son las zonas claves para que se produzca esa afinidad y complementariedad.
Ahí donde entrará en juego este proyecto coordinado entre Andrés González y su compañero Ching-Ching Yu,del Departamento de Química de la National Tsing Hua University (NTHU). Una idea que llevaba tiempo rondando la mente de González. Tras licenciarse y doctorarse por la Universidad de La Laguna, Andrés González desarrolló su postdoctorado en Canadá, donde se introdujo en la ingeniería enzimática con aplicaciones biotecnológicas. Más tarde ampliaría sus conocimientos sobre química combinatoria dinámica y RMN en Madrid y desde su vuelta a Canarias como investigador Ramón y Cajal en el IPNA-CSIC, centra su trabajo en el diseño y la síntesis de glicósidos y glicomiméticos, el estudio de la catálisis y los mecanismos de reacción y el descubrimiento de moléculas con potencial terapéutico relacionadas con procesos bioquímicos novedosos en los que intervienen los carbohidratos.
«Conocí ia Ching-Ching en una estancia en Canadá y tras coincidir en varios congresos, le propuse la idea y la pareció genial», relata. Su compañero taiwanés ya había hecho un trabajo relacionado con los oligosacáridos, aunque su enfoque estaba más enfocado a conocer a fondo las propiedades de la leche materna. De ahí que, el equipo taiwanés se vaya a encargar de preparar en su laboratorio los oligosacáridos, tanto de las células humanas como de las bacterias, mediante una estrategia quimio-enzimática respetuosa con el medio ambiente.
Por su parte, en el IPNA se emplearán estos oligosacáridos para preparar distintas presentaciones que permitan realizar un estudio estructural por a través de resonancia magnética nuclear. Dicho análisis será llevado a cabo en colaboración con Juan Luis Asensio, investigador científico del Instituto de Química Orgánica General (IQOG-CSIC), ubicado en Madrid. Será en las instalaciones del laboratorio de RMN Manuel Rico, un nodo de la red nacional de Infraestructuras Científicas y Técnicas Singulares, donde finalmente se determinará cómo se reconocen estas moléculas en disolución.
Una vez descodificado el lenguaje químico que utilizan tanto bacterias como células para su reconocimiento, se podrá ir un paso más allá. En concreto, se podrá implementar estos conocimientos para diseñar y sintetizar nuevas moléculas en laboratorio que imiten esa dulce interacción para esquivar la acción de las bacterias patógenas. Los investigadores considera que, si logran los resultados adecuados, podrían conseguir que las bacterias no puedan distinguir entre carbohidrato natural y artificial, logrando así prevenir el contacto y la infección antes de que ocurra.
