Graduada en la primera promoción de biotecnología de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB), Maria Lluch ha dedicado su carrera científica a estudiar una de las bacterias más pequeñas que existen, de solo 0,2-0,3 µm de diámetro: Mycoplasma. Para hacernos una idea, necesitaríamos colocar unas 70.000 bacterias como esta en fila para llegar a ocupar el diámetro de una moneda de cinco céntimos de euro.
De Mycoplasma genitalium a Mycoplasma pneumoniae
Después de centrar su investigación en Mycoplasma genitalium como modelo de organismo mínimo durante su tesis doctoral, cuando llegó al laboratorio dirigido por Luis Serrano en el Centro de Regulación Genómica (CRG), Lluch empezó a trabajar con Mycoplasma pneumoniae.
«Entender el funcionamiento de un genoma tan pequeño como el de Mycoplasma es clave para diseñar modelos que permitan predecir cómo impactaría, en la fisiología de cualquier organismo, un cambio en su genoma»
Pero, ¿por qué estudiar Mycoplasma? Debido a su tamaño, el genoma de estas bacterias es muy pequeño y esto facilita su estudio. Si se consigue comprender cómo funcionan estos organismos, en un futuro se podrán diseñar modelos computacionales que permitan predecir cómo impactaría, en la fisiología de cualquier organismo, un cambio en el genoma.
En esta línea, el posdoctorado de Lluch se centró en entender la biología de M. pneumoniae, micoplasma que, situado en los pulmones de la mayoría de la población, se asocia a la neumonía típica. Al finalizar su posdoctorado y empezar como Staff Scientist (investigadora asociada) en el mismo laboratorio del CRG, Lluch tuvo la oportunidad de iniciar su propia línea de investigación, enfocada en la biología sintética. El objetivo: a partir del conocimiento obtenido estudiando la biología celular de M. pneumoniae, desarrollar herramientas que permitan modificar el genoma de esta bacteria.
Una bacteria como chasis para tratar enfermedades
«Imagina un coche al que le quitas la carrocería, y al que solo le dejas el chasis y las piezas esenciales (motor, ruedas…) para que siga funcionando. Pues bien, la idea era hacer lo mismo con M. pneumoniae» comenta la investigadora del CRG. «Buscábamos crear una cepa segura y atenuada de la bacteria eliminándole todos los elementos que pudiesen causar algún efecto patogénico, y así poder usar la bacteria como un vehículo terapéutico. Un vehículo que llegue al tejido de interés y produzca y secrete proteínas heterólogas, es decir, proteínas obtenidas de expresar genes no propios de M. pneumoniae«, añade Lluch.
«Buscábamos crear una cepa segura y atenuada de la bacteria eliminándole todos los elementos que pudiesen causar algún efecto patogénico, y así poder usar la bacteria como un vehículo terapéutico.»
Maria Lluch
La primera enfermedad que la investigadora y sus compañeros y compañeras de laboratorio intentaron tratar fue la neumonía asociada a ventilación. Se trata de una neumonía que afecta a los pacientes intubados de la UCI, muy susceptibles a infecciones causadas por pseudomonas y estafilococos. Estas bacterias patógenas se adhieren a los tubos endotraqueales, donde forman biopelículas muy gruesas y difíciles de eliminar con antibióticos. La idea, pues, es aprovechando que M. pneumoniae puede llegar al pulmón, porque es su hábitat natural, pueda dirigirse a estas biopelículas y producir, de manera continua y local, agentes que las agujereen.
MycoSynVac, o cómo diseñar vacunas multivalentes para animales
Con esta idea de bacteria como chasis, el laboratorio de Luis Serrano inició el proyecto europeo MycoSynVac con el objetivo de proteger a los animales de enfermedades infecciosas producidas tanto por virus como por bacterias, pero a la vez. La manera de conseguirlo era creando vacunas multivalentes, que proporcionan protección frente a varios patógenos, en una sola molécula. La bacteria que se usó como chasis en este proyecto es una cepa de M. pneumoniae, modificada de manera que puede expresar antígenos de superficie contra determinados patógenos de animales.
Aunque el proyecto MycoSynVac finalizó en abril de 2020, a día de hoy se siguen llevando a cabo ensayos para determinar el grado de protección de la vacuna, así como estudiar su dosis-respuesta y farmacocinética. «Gracias al proyecto sabemos que la vacuna genera, en animales, respuesta inmune contra tres patógenos distintos. Actualmente estamos analizando su grado de protección. Es decir, si cuando el animal es infectado por el patógeno se desencadena una respuesta inmune suficiente como para combatir la infección», comenta Lluch.
Demostrar en animales que el chasis bacteriano es seguro y que, a la vez, los antígenos de superficie que expresa generan respuesta inmune, es muy útil ya que, al mismo tiempo que esta vacuna funciona en animales, los resultados obtenidos a partir de este proyecto sirven como fuente de información para el diseño de futuras aplicaciones en humanos.
De MycoSynVac a Pulmobiotics
Con la idea en mente de iniciarse en las aplicaciones en humanos, Lluch, junto a Luis Serrano, ha inaugurado la compañía Pulmobiotics, con el objetivo de desarrollar aplicaciones terapéuticas a nivel de los pulmones.
«Pulmobiotics está basada en todo el conocimiento que hemos ido desarrollando a lo largo de estos años en cuanto a herramientas moleculares, creación de cepas atenuadas, producción de proteínas de secreción continuada para tratar enfermedades pulmonares…», afirma la investigadora.
Los inicios de Pulmobiotics no han sido fáciles, pues su puesta en marcha ha coincidido con el pico más álgido de la pandemia de la COVID-19. Además, al tratarse de una empresa que busca encontrar soluciones a enfermedades pulmonares, Lluch y su equipo se plantean reorientar temporalmente el objetivo de esta spin-off del CRG.
«La muerte de los pacientes intubados en la UCI no es solo consecuencia de la infección del SARS-CoV-2, sino infecciones secundarias originadas por el hecho de estar intubados. Desde Pulmobiotics nos planteamos orientar nuestro producto, en parte, al tratamiento de la COVID-19.»
«La muerte de los pacientes intubados en la UCI no es solo consecuencia de la infección del SARS-CoV-2, sino de infecciones secundarias originadas por el hecho de estar intubados. Desde Pulmobiotics nos planteamos orientar nuestro producto, en parte, al tratamiento de la COVID-19«, comenta Lluch. «La expresión de nanoanticuerpos que reconozcan y bloqueen el virus, la exposición de antígenos de superficie contra el virus en bacterias atenuadas para obtener vacunas… Son diferentes estrategias que nos planteamos para combatir la pandemia actual», añade la investigadora.
«Cuando miras las 10 primeras causas de muerte a nivel mundial, las enfermedades pulmonares están entre las primeras. Creo que tenemos la oportunidad de desarrollar una plataforma tecnológica que nos permitirá tratar varias enfermedades. Es decir, ahora nos enfocaremos en la neumonía asociada a ventilación, pero gracias a la biología sintética podemos obtener, de manera relativamente rápida y fácil, cepas bacterianas modificadas que sirvan para tratar otras afectaciones pulmonares. Nuestra idea es centrarnos ahora en un producto concreto y, quizás, desarrollar alternativas de tratamiento para combatir la pandemia actual de la COVID-19″, concluye la co-fundadora de Pulmobiotics.
