Preguntas y respuestas: Los investigadores descubren candidatos nuevos y más efectivos para el tratamiento de la sífilis

Desde el año 2000, las tasas de infecciones de transmisión sexual han ido en aumento. La sífilis, una enfermedad que casi fue erradicada en los Estados Unidos en ese momento, ahora afecta a más de 18 millones de personas en todo el mundo cada año con pocas opciones de tratamiento efectivo.

Un desafío que ha afectado a los investigadores de la sífilis durante décadas fue la incapacidad de cultivar y estudiar el agente causante de la enfermedad en un entorno de laboratorio.

«Los increíbles esfuerzos de nuestros colegas y colaboradores produjeron un sistema fiel para propagar el agente causante de la enfermedad in vitro o en un entorno de laboratorio. Ser capaz de cultivar la bacteria abre nuevas puertas en términos de comprender cómo causa la enfermedad. , las formas en que podemos prevenir la infección y los esfuerzos en los que podemos intervenir», dijo Brandon Jutras, investigador principal del proyecto, profesor asistente de bioquímica en la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida, y profesor afiliado de la Instituto Fralin de Ciencias de la Vida y el Centro de Patógenos Emergentes, Zoonóticos y Transmitidos por Artrópodos.

Los investigadores de Virginia Tech se propusieron determinar si había posibles opciones de tratamiento que pudieran servir como alternativa para los millones de personas afectadas por la enfermedad cada año.

Lo que descubrieron los investigadores de la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida superó todas las expectativas. No solo encontraron otra opción de tratamiento para la penicilina G benzatínica, sino que también encontraron dos agentes antimicrobianos que eran más efectivos para tratar el agente causante de la enfermedad Treponema pallidum en un entorno de laboratorio.

La investigación fue publicada hoy en npj Antimicrobianos y Resistencia.

Estos medicamentos ya están aprobados por la Administración de Alimentos y Medicamentos, por lo que son seguros para los humanos, lo que podría acelerar el lanzamiento.

«Es una enfermedad para la que tenemos muy pocas opciones terapéuticas», dijo Kathryn Hayes, autora principal y Ph.D. candidato en el programa de Biología Traslacional, Medicina y Salud de Virginia Tech. «Pudimos hacer la primera detección de drogas a gran escala para las alternativas de tratamiento de la sífilis, esfuerzos que no habrían sido posibles sin un sistema de cultivo in vitro».

Ahora, escuche directamente a los investigadores sobre su proyecto:

¿Qué te inspiró a realizar esta investigación?

Hayes: Tengo una gran pasión por la salud sexual y un interés nerd por las enfermedades infecciosas. Esta investigación me permitió combinar estos dos intereses, ya que la sífilis es una enfermedad que ha existido durante siglos, pero se sabe poco al respecto debido a la dificultad de cultivar la bacteria en un laboratorio. Disponer de más datos e investigaciones sobre la enfermedad es una necesidad clínica apremiante.

¿Qué estimuló su interés en la salud sexual?

Hayes: Mi propia identidad queer y cuán desproporcionadamente impactada está la comunidad queer por las enfermedades de transmisión sexual me motivó. El otro es el estigma en torno a las infecciones de transmisión sexual. [STIs]. La gente hablará de que tiene gripe, o incluso de COVID-19, pero nadie dirá que tiene sífilis. La educación, o la falta de ella, en torno a la salud sexual, en particular las ITS, ha afectado la forma en que las personas hablan al respecto y ha seguido reforzando la importancia de esta investigación.

El equipo de investigación de Kathryn Hayes y Brandon Jutras encontró dos agentes antimicrobianos que fueron más efectivos en el tratamiento del agente causante de la sífilis Treponema pallidum en un entorno de laboratorio. Foto de Max Esterhuizen para Virginia Tech.

Un año y 100 días: ¿Puede describir el proceso que usó para cultivar la sífilis?

Hayes: La razón por la que es tan difícil es que las bacterias requieren condiciones microaerófilas muy estrictas (un entorno con poco oxígeno) que, en este caso, significa exactamente un 1,5 por ciento de oxígeno. Tenemos una incubadora que usa nitrógeno para expulsar el exceso de oxígeno y mantener ese porcentaje exacto. El día antes del cultivo, tomo una línea celular de mamíferos de apoyo y la coloco en placas tradicionales, porque aún necesitan un cultivo conjunto para apoyar el crecimiento. Yo mismo tengo que crear nuevos medios para la cultura.

Tenemos algunos componentes que hago trimestralmente, y luego cada semana tengo que combinar 12 ingredientes para hacer los medios, que luego tienen que equilibrarse durante la noche en nuestra incubadora especial.

En promedio, fue una preparación de dos horas el día anterior como mínimo y luego de tres a siete horas el día, dependiendo de la cantidad de bacterias con las que esté trabajando en ese cultivo. Hasta la semana pasada, ha sido un año y 100 días de cultivo.

¿Cómo llevó a cabo la detección de drogas?

Jutra: Comenzamos con casi 100 antibióticos de una clase particular y dos tetraciclinas, que pertenecen a una clase diferente de antibiótico, que se usaron como comparación cruzada. Incubamos las bacterias con los antibióticos a una concentración extraordinariamente baja (cinco nanomolar) para obtener una lectura inicial de su eficacia para prevenir el crecimiento.

A partir de ahí, tomamos nuestro 25 por ciento superior de compuestos y los volvimos a analizar para asegurarnos de que nuestros métodos analíticos fueran precisos.

El 10 por ciento superior se investigó más a fondo utilizando sofisticadas técnicas de microscopía junto con un tratamiento con antibióticos. En esencia, podríamos ver estos compuestos en acción.

Además, determinamos sus concentraciones inhibitorias mínimas, y ahí es donde confirmamos que los nuevos candidatos azlocilina y mezlocilina eran más efectivos que nuestro estándar de atención actual, in vitro.

Esta investigación podría tener implicaciones importantes. ¿Qué sigue en el proceso para ti?

Jutra: Este proyecto era un gran riesgo. Addie podría pasar todo este tiempo y realizar toda esta increíble investigación solo para descubrir que nada funcionaba mejor que la penicilina G benzatínica. Lo sorprendente es que encontró múltiples opciones que funcionan mejor.

Hayes: Quiero ver un modelo de cómo estos antibióticos están afectando a las bacterias. Entonces, observando la interacción entre proteínas y fármacos y cómo esas interacciones afectan la eficacia general del fármaco. Creo que es un paso mecánico muy interesante porque una vez que entiendes lo que le sucede a la bacteria a nivel molecular, puedes sintetizar compuestos que son muy similares, pero ligeramente diferentes, para crear tratamientos más efectivos.