Desarrollan un nuevo cemento antibiótico para tratar infecciones óseas

Investigadores del Brigham and Women's Hospital, en Estados Unidos, han desarrollado un nuevo tipo de cemento antibiótico capaz de tratar cualquier infección ósea, una complicación común después de procedimientos quirúrgicos ortopédicos. Los resultados de este estudio se han publicado en la revista científica Nature Biomedical Engineering.

El objetivo del informe fue abordar los obstáculos en el desarrollo de antibióticos eficaces y, sobre todo, hacer frente a la resistencia a los tratamientos antibióticos ya que cada año mueren 700.000 personas por ello. "Actualmente, la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) solo ha aprobado cementos óseos cargados con antibióticos que no se desarrollaron originalmente para el tejido óseo", afirma Hae Lin Jang, investigadora principal del Laboratorio de Desarrollo de Biomateriales Avanzados y Biotecnologías. “Además de no ser específico del tejido óseo, ha surgido resistencia contra estos antibióticos. Debemos crear una nueva generación de antibióticos que estén optimizados para satisfacer esta necesidad emergente”.

Para remediar este creciente problema, los investigadores colaboradores del Departamento de Medicina y el Departamento de Cirugía Ortopédica de Brigham se propusieron  crear una combinación potente y local de antibiótico y cemento óseo. En el diseño de este nuevo fármaco se utilizó cemento óseo de polimetilmetacrilato (PMMA). El equipo preseleccionó las moléculas para el diseño del antibiótico y analizó bacterias sensibles y resistentes a los medicamentos en un modelo preclínico a través ingeniería informática. Por último, compararon el cemento óseo de PMMA utilizado clínicamente y el nuevo cemento óseo de PMMA cargado con antibióticos, utilizando un modelo de lesión tibial profiláctica con una infección estafilocócica.

El antibiótico de doble acción VCD-077 fue el seleccionado para combinarlo con el cemento óseo y estudiar así tanto su actividad como su eficacia en células y en modelos animales. Los investigadores comprobaron que VCD-077 liberó el fármaco deseado sin afectar la estabilidad del cemento óseo de PMMA, demostró una alta eficacia contra una amplia gama de cadenas de bacterias resistentes a los fármacos y desaceleró el desarrollo de futuras resistencias. De hecho, el cemento óseo de PMMA cargado con VCD-077 exhibió una mayor eficacia que todos los cementos óseos cargados de antibióticos utilizados actualmente contra las infecciones óseas por estafilococos en un modelo de rata.

Retos 

Antes de la aplicación clínica, el equipo debe enfrentarse a dos limitaciones importantes: las posibles diferencias entre el modelo de rata estudiado y los humanos y los estudios de toxicidad necesarios. No obstante, los investigadores señalan que el futuro es brillante para el tratamiento localizado y específico de tejido, como una inyección mínimamente invasiva de cemento óseo infundido con antibiótico. Además, la novedosa aplicación de ingeniería informática del equipo para encontrar moléculas y optimizar el diseño de antibióticos fue un gran éxito, lo que demuestra el potencial de la programación informática y la Inteligencia Artificial (IA) para agilizar el desarrollo de fármacos.

"El futuro radica en combinar la inteligencia artificial y el descubrimiento de fármacos para hacer que el desarrollo de nuevos antibióticos sea más eficiente y rentable que nunca", afirma la coautora Shiladitya Sengupta, codirectora del Centro de Terapéutica de Ingeniería de Brigham. “Este hallazgo generará verdaderamente un nuevo paradigma de ingeniería médica”.

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