En el oeste de Kentucky, la mina Matrix Energy número 1 tiene una extensión de 11 kilómetros en su punto más profundo. Pequeños carros rechinan en las vías tendidas en las entrañas de la operación, inaugurada en 2004, donde los mineros extraen 4500 toneladas diarias de carbón. Sin embargo, Jon Thorson, profesor de ciencias farmacéuticas de la Universidad de Kentucky y director del Centro para la Investigación e Innovación Farmacéutica, no tiene el menor interés en el carbono fosilizado. Para él, lo verdaderamente valioso de la mina yace en la roca y la tierra. Lo que Thorson busca son medicamentos transformadores.
La medicina natural suele relacionarse con civilizaciones antiguas o tratamientos alternativos falsos que promueven las celebridades. Pero los compuestos propios de plantas, tierra y mar han desempeñado papeles fundamentales en tratamientos modernos para padecimientos que abarcan desde infecciones bacterianas y paludismo hasta colesterol elevado y cáncer. Según un estudio, hasta 50 por ciento de los compuestos farmacológicos del mercado han derivado o están basados estructuralmente en algún tipo de producto natural.
Y todavía hay mucho por descubrir. Según algunas investigaciones, sólo se conoce 1 por ciento de las especies bacterianas y 5 por ciento de los hongos, lo que significa que es posible que haya algo natural que pueda resolver todo cuanto nos aqueja.
Thorson asegura que los Apalaches de Kentucky son un buen lugar para empezar la búsqueda. Con más de 6300 especies, el área es el mayor “punto caliente” de biodiversidad en Estados Unidos, y en la escala global sólo es superado por China en términos de diversidad forestal. “Podrías pasarte toda la vida aquí buscando organismos”, dice. Científicos como Thorston, que han salido al mundo natural con la esperanza de identificar el siguiente tratamiento trascendental, suelen emprender camino hacia lugares donde pueden hallar “extremófilos”, organismos que prosperan en ambientes extremos e inhabitables para la mayoría de los seres vivos, debido, por ejemplo, a la gran presión o la elevada temperatura. Esos ambientes inhóspitos —como el fondo de la mina Matrix— muchas veces carecen también de luz natural y tienen una cantidad limitada de los nutrientes necesarios para sostener la vida. En consecuencia, los extremófilos (u “organismos exóticos”, como los llama Thorston) que viven allí necesitan desarrollar ciertas características para sobrevivir. Y si logramos identificar las sustancias químicas naturales que confieren esas características extremas a los extremófilos, tal vez podamos aprovecharlas y usarlas para beneficiar a la humanidad.
Todos los seres vivos producen metabolitos primarios —como vitaminas, azúcares simples y aminoácidos—, los cuales se crean mediante transformaciones químicas que ocurren continuamente en las células de un organismo. Esos metabolitos primarios son necesarios para el crecimiento, el desarrollo y la reproducción normal de todo ser vivo. No obstante, a Thorson le interesan los metabolitos secundarios: compuestos específicos que dan a un organismo la capacidad de hacer todo lo demás, desde definir su aspecto hasta segregar toxinas para repeler a sus enemigos. Pero los microorganismos extremófilos son como superhéroes, y los metabolitos secundarios son sus poderes especiales.
Se han descubierto extremófilos valiosos en todo el mundo. En 1995, unos investigadores tomaron muestras de hongos de una profunda mina de cobre a cielo abierto que fue abandonada en Butte, Montana. El equipo identificó compuestos valiosos en el hongo que vivía en ese vertedero de desperdicios tóxicos, repleto de cieno altamente ácido y con gran contenido metálico, y publicó unos veinte artículos sobre sus hallazgos. Entre las moléculas descubiertas, encontraron algunas que inhiben vías específicas de varias formas de cáncer, incluidos leucemia, melanoma y cáncer pulmonar de células no pequeñas. Otras más intervenían en el proceso inflamatorio o mataban ciertas bacterias, comoStaphylococcus aureus,resistente a meticilina. Por su parte, los investigadores del Instituto de Botánica Kunming, de la Academia de Ciencias China, han aislado moléculas de organismos que viven en arroyos donde hay desechos de minas de estaño, incluida una sustancia conocida en inglés comonaphthospironone A, la cual posee propiedades antimicrobianas.
De no ser por los metabolitos secundarios identificados en los microbios del suelo, no tendríamos varios medicamentos anticancerosos confiables, como bleomicina y doxorrubicina; antibióticos como eritromicina; y tratamientos antimicóticos como anfotericina B. Los metabolitos secundarios también pueden derivarse de plantas (cocaína, aislada de la planta de coca), animales (tetrodotoxina, antimicrobiano obtenido del pez globo y algunas salamandras) y mohos (como penicilina). El año pasado, dos investigadores recibieron el Premio Nobel por aislar un compuesto de muestras de tierra obtenidas en un campo de golf japonés, con el que después desarrollaron el fármaco avermectina, hoy utilizado para erradicar gusanos intestinales. También se han usado derivados del fármaco para reducir la incidencia de elefantiasis y oncocercosis (ceguera de río).
MINERÍA BIOLÓGICA: Bacterias de varios tipos se desarrollan en laboratorios. Los científicos recogen muestras de ambientes inusuales, buscando compuestos producidos naturalmente que puedan utilizarse para desarrollar medicamentos. RONKLOB/ISTOCK
Thorson, quien empezó a probar las muestras de Kentucky en 2012, ha identificado cerca de 200 moléculas que prometen ser útiles en el desarrollo de fármacos. Por ejemplo, uno de los primeros grupos de moléculas que descubrió en su laboratorio garantizan que la proteína 4EBP1 siga reprimiendo el crecimiento celular cuando el cáncer desactiva esa funcionalidad. Su laboratorio también ha identificado candidatos potenciales para desarrollo de antibióticos, y ha aislado una clase de enzimas que podría aumentar entre cuatro y ocho veces la potencia de daptomicina, un antibiótico que se comercializa con el nombre de Cubicin, y se utiliza en el tratamiento deS. Aureusy otras infecciones.
Thorson cuenta que las autoridades de la Universidad de Kentucky quedaron boquiabiertas cuando pidió la aprobación para un presupuesto que incluía un pulverizador de rocas y un mazo. No obstante, los geólogos de la universidad que colaboran con él, como Richard Bowersox, están entusiasmados de participar en el proyecto. “Es como una expedición de pesca”, dice Bowersox, y añade que el proyecto le ha hecho percibir su trabajo de una manera distinta y más emocionante. Durante una expedición, el año pasado, los geólogos realizaron perforaciones propias para hacer un estudio de la mina y, de paso, recogieron muestras para Thorson cada treinta metros. El equipo de geólogos ha proporcionado al laboratorio de Thorson especímenes de profundidades de hasta 1473 metros.
En términos generales, el equipo de Thorson ha determinado que, cuanto más profundiza en la mina de carbón, más interesantes son las moléculas. Tal vez esto se debe a que cuanto más desciendes mayor es el contenido salino, ya que algunas áreas exploradas con perforación profunda eran antiguos lechos marinos. Thorson ha realizado pruebas en su laboratorio y ha encontrado que la salinidad es hasta diez veces mayor que en el océano. Asimismo, los sitios de incendios de carbón han proporcionado moléculas muy prometedoras debido a que las temperaturas extremas pueden alcanzar hasta 500 grados centígrados. Semejante calor parece producir más microorganismos exóticos; por ejemplo, el equipo aisló moléculas de las bacterias halladas en un incendio de carbono, las cuales podrían ofrecer beneficios de neuroprotección para tratar los efectos a largo plazo del daño por alcohol.
Los científicos han descubierto metabolitos secundarios desde hace siglos, empezando en 2600 a. C., en Mesopotamia. No obstante, fue sólo hasta hace poco que el campo ha comenzado a expandirse. De hecho, en la década de 1990 las compañías farmacéuticas se deslindaron del desarrollo de productos naturales porque las ganancias eran muy pocas y mucho dependía de la casualidad. Y las herramientas de investigación utilizadas para cribar los compuestos tampoco eran muy avanzadas. “Una razón para que la industria farmacéutica abandonara el desarrollo de productos naturales es que seguían redescubriendo las mismas moléculas una y otra vez”, dice Richard Baltz, director científico de CognoGen Biotechnology. “Ya habían encontrado todas las cosas fáciles de encontrar”.
Pero ahora, adelantos como la secuenciación genómica más barata están despertando el interés de las grandes farmacéuticas en el desarrollo de productos naturales. Laboratorios como el de Thorson pueden usar la secuenciación de ADN para tamizar miles de moléculas y separar las más interesantes. Y eso es esencial, porque un solo gramo de tierra puede contener hasta un millón de microbios, y cada microbio produce de cientos a miles de metabolitos secundarios. Gracias al mejoramiento tecnológico, Baltz dice que la industria farmacéutica se dirige hacia una era dorada para el desarrollo de productos naturales. “Esto revitalizará toda la industria farmacéutica, sobre todo en tratamientos antibacterianos, antimicóticos e inmunoterapia anticancerosa”, asegura.
La industria de los medicamentos tal vez vaya en auge, pero el mercado del carbón en Kentucky está desplomándose y no da trazas de recuperarse. Los mineros del estado luchan por conservar sus trabajos; sólo en 2013, el empleo en las minas cayó casi 16 por ciento, y cada vez más estados y países están abandonando activamente el uso de energías fósiles. El 15 de enero, Sally Jewell, secretaria del Interior de Estados Unidos, anunció que el gobierno no seguiría aprobando nuevos arriendos de minas públicas en tierras federales, y que contemplaba medidas adicionales para frenar la extracción de carbón en el país.
Mas la labor de Thorson brinda, al menos, algo de optimismo a los integrantes de la industria minera. “Tengo la esperanza de que una parte de cualquier ingreso futuro derivado de nuestros descubrimientos, quedará en manos del propietario del sitio o la comunidad local”, dice el investigador. Paul Horn, presidente y jefe de operaciones de Booth Energy, compañía que administra la mina Matrix, se pregunta si el descubrimiento de fármacos naturales podría ser un motivo para seguir perforando a largo plazo, aunque por ahora se conforma con que cualquier científico siga recogiendo algo de tierra. “Es genial porque mucha gente piensa que el carbón es malo o sucio”, dice. “¿A quién no le gustaría ayudar a curar algo?”.
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Publicado en cooperación con Newsweek/ Published in cooperation with Newsweek
