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, como Staphylococcus 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 como naphthospironone
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. // FOTO: 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 de
S. 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