Profundizando en hongos resistentes al tratamiento con máquinas moleculares

Los hongos están presentes en la piel de alrededor del 70% de la población, sin causar daño ni beneficio. Algunas infecciones fúngicas, como el pie de atleta, son menores. Otros, como Candida albicans, pueden ser mortales, especialmente para las personas con sistemas inmunológicos debilitados.

Las infecciones fúngicas están en aumento debido al envejecimiento de la población y al aumento de la prevalencia de enfermedades crónicas. Al mismo tiempo, los hongos se están volviendo más resistente al tratamiento. Como resultado, las infecciones fúngicas pronto podrían convertirse en una grave amenaza para la salud pública.

En 2022, la Organización Mundial de la Salud lanzó su primer «Lista de patógenos fúngicos prioritarios«pidiendo una mejor vigilancia, intervenciones de salud pública y el desarrollo de nuevos medicamentos antimicóticos.

somos un equipo interdisciplinario de farmacia y biólogos trazando un nuevo camino para abordar las infecciones resistentes a los medicamentos. Estamos utilizando pequeños taladros a nanoescala que combaten los patógenos dañinos a nivel molecular. A medida que la línea de investigación antimicrobiana tradicional lucha, nuestro enfoque tiene el potencial de rejuvenecer la lucha contra estas infecciones persistentes.

Máquinas moleculares como antifúngicos alternativos

Si bien los médicos necesitan urgentemente nuevos medicamentos antimicóticos, desarrollarlos es un reto. En primer lugar, es difícil desarrollar fármacos que eliminen selectivamente los hongos sin dañar las células humanas debido a su muchas similitudes.

En segundo lugar, los hongos pueden desarrollan rápidamente resistencia a múltiples fármacos antimicóticos a la vez cuando los medicamentos se usan mal o en exceso. Como tal, el desarrollo de medicamentos antimicóticos es mucho menos gratificante para las compañías farmacéuticas que el desarrollo de medicamentos para enfermedades crónicas como la diabetes y la hipertensión que requieren un uso a largo plazo.

Una solución a este problema podría estar en una Tecnología ganadora del Premio Nobel: máquinas moleculares.

Las máquinas moleculares son compuestos sintéticos que giran rápidamente sus componentes a unos 3 millones de veces por segundo cuando se exponen a la luz. Los médicos pueden usar una sonda con punta de luz para activar estas máquinas moleculares para tratar infecciones internas o una lámpara para infecciones de la piel. La luz hace que las máquinas giren, y ese movimiento de rotación las empuja a perforar y perforar las membranas y orgánulos de la célula, lo que resulta en la muerte celular.

Nuestro grupo utilizó por primera vez esta tecnología para matar las células cancerosas en 2017. Para apuntar a las células correctas, las máquinas moleculares se pueden vincular a péptidos específicos que se unen solo a las células deseadas, lo que permite, por ejemplo, la dirigido a tipos específicos de cáncer. Desde entonces, hemos utilizado estas moléculas para matar bacterias, destruir tejido y estimular la contracción muscular. Estas propiedades hacen de las máquinas moleculares una tecnología candidata tentadora para hacer frente a la creciente amenaza fúngica.

Prueba de máquinas moleculares antifúngicas

Los investigadores primero probaron la capacidad de las máquinas moleculares activadas por luz para matar hongos en Candida albicans. Este hongo parecido a una levadura puede causar infecciones que amenazan la vida en personas inmunocomprometidas. En comparación con las drogas convencionales, las máquinas moleculares mataron a C. albicans mucho más rápido.

Estudios posteriores encontraron que las máquinas moleculares también podrían matar otros hongos, incluidos mohos como Aspergillus fumigatus y especies de dermatofitos, los tipos de hongos que causan infecciones en la piel, el cuero cabelludo y las uñas. Máquinas moleculares incluso eliminadas biopelículas fúngicasque son comunidades viscosas de microorganismos resistentes a los antimicrobianos que se adhieren entre sí en las superficies y comúnmente causan infecciones asociadas a dispositivos médicos.

A diferencia de antimicóticos convencionales, que se dirigen a la membrana o pared celular fúngica, las máquinas moleculares se localizan en las mitocondrias fúngicas. A menudo denominado como el «centrales eléctricas de la célulalas mitocondrias producen energía para impulsar otras actividades celulares. Cuando se activan con luz visible, las máquinas moleculares destruyen las mitocondrias fúngicas. Una vez que las mitocondrias de las células fúngicas dejan de funcionar, la célula pierde su suministro de energía y muere.

Al mismo tiempo, las máquinas moleculares también interrumpir las pequeñas bombas que eliminan los agentes antifúngicos de la célula, evitando así que la célula se defienda. Debido a que estas máquinas moleculares actúan mediante un mecanismo mecánico en lugar de químico, es poco probable que los hongos desarrollen defensas contra este tratamiento.

En experimentos de laboratorio, la combinación de máquinas moleculares activadas por luz con medicamentos antimicóticos convencionales también redujo la cantidad de hongos en gusanos infectados con C. albicans y en uñas de cerdo infectadas con Trichophyton rubrum, la causa más común de pie de atleta.

Nuevas fronteras para combatir las infecciones fúngicas

Estos resultados sugieren que la combinación de máquinas moleculares con antifúngicos convencionales puede mejorar las terapias existentes y brindar nuevas opciones para el tratamiento de cepas fúngicas resistentes. Esta estrategia también podría ayudar a reducir los efectos secundarios de los antimicóticos tradicionales, como malestar gastrointestinal y reacciones cutáneas.

Es probable que las tasas de infección por hongos continúen aumentando. Como tal, la necesidad de nuevos tratamientos solo se volverá más urgente. El cambio climático ya está causando nuevos hongos patógenos humanos emerger y extenderse, incluyendo cándida auris. C. auris a menudo es resistente al tratamiento y se propaga rápidamente en los centros de atención médica. durante la pandemia de COVID-19. Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedadeslos sistemas de atención médica tensos, el uso excesivo de inmunosupresores y el uso indebido de antibióticos se han visto implicados en los brotes de C. auris.

En el futuro, los investigadores podrían utilizar inteligencia artificial para crear mejores máquinas moleculares antifúngicas. Mediante el uso de IA para predecir cómo las diferentes máquinas moleculares interactuarán con los hongos y las células humanas, podemos desarrollar moléculas antifúngicas más seguras y efectivas que eliminen específicamente los hongos sin dañar las células sanas.

Las máquinas moleculares antifúngicas aún se encuentran en las primeras etapas de desarrollo y aún no están disponibles para uso clínico de rutina. Sin embargo, la investigación continua da la esperanza de que estas máquinas algún día puedan proporcionar mejores tratamientos para las infecciones por hongos y otras enfermedades infecciosas.

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