Scripps adquiere la biblioteca microbiana masiva de Pfizer
ARRIBA: SCOTT WISEMAN
En un cálido día de diciembre en Júpiter, Florida, el químico Ben Shen abrió el camino hacia una cámara frigorífica independiente del tamaño de un cobertizo que se encuentra justo afuera de uno de los tres edificios en el campus de la costa este de Scripps Research Institutes. Bastidores de seis pies de altura colgaban de rieles de metal sobre ruedas, cada uno con cientos de cubículos llenos de grupos de ampollas de vidrio que contenían microbios liofilizados. A lo largo de la pared trasera de la habitación había pequeños cajones con más muestras. Y esto era sólo la mitad de la colección. En el interior del edificio más cercano, más de 30 congeladores contenían miles de muestras más de bacterias y hongos.
En total, Shen ahora supervisa un biobanco de 217 352 cepas microbianas, más de 210 000 de las cuales llegaron a Scripps a fines del año pasado. de la compañía farmacéutica Pfizer, que había establecido y mantenido la colección histórica desde principios del siglo XX. Los microbios producen compuestos que ya han producido o inspirado cientos de fármacos, como la penicilina, la estreptomicina y la tetraciclina. Al continuar estudiando el biobanco de microbios, los investigadores pueden buscar nuevas terapias, agroquímicos y otros compuestos útiles.
El desafío es abrumador, pero la oportunidad es inmensa.
Ben Shen , Scripps Research Institute
Shen lanzó la Iniciativa de biblioteca de productos naturales en Scripps en 2011 y ya tenía una colección de alrededor de 6000 microbios que extraía para obtener productos naturales. Cuando escuchó que Pfizer buscaba deshacerse de su colección, inmediatamente se interesó en el recurso. Se estima que cada microbio codifica un promedio de 30 productos naturales; Es probable que la colección de Pfizer contuviera millones de moléculas novedosas esperando a ser descubiertas, por lo que Shen y sus colegas elaboraron una propuesta para asumirla.
Pfizer reconoció que el valor de la colección podría aumentar si fuera más fácilmente disponible para los investigadores fuera de la empresa, y después de un proceso competitivo finalmente optó por otorgar la licencia de la colección a Scrippsa, una institución internacional de primer nivel que está comprometida con la preservación de la biodiversidad microbiana para su uso en la investigación biomédica, dice Amy Rose, portavoz de Pfizer, a The Scientist  ;en un correo electrónico.
Vea la presentación de diapositivas: montones de microbios ahora almacenados en Scripps
En diciembre de 2018, Shen y el vicepresidente ejecutivo de Scripps, Doug Bingham, viajaron al instalaciones de Pfizer en Groton, Connecticut, para averiguar qué es exactamente lo que ganamos, dice Bingham. Aproximadamente la mitad de las muestras se liofilizaron y refrigeraron; la otra mitad se congeló a -140 C. La biblioteca estaba anotada en numerosos y desordenados cuadernos y bases de datos. Es una colección arcaica; hay muchas etiquetas realmente pequeñas con números escritos a mano, dice Bingham. Tuvimos que entender cómo funcionaban. . . . Bajar todas las cosas aquí y luego no poder encontrar la cepa que buscabas no tenía sentido.
Bingham y sus colegas también decidieron que querían eliminar cualquier cepa que fuera patógena antes de cargar la colección en camiones y transportado a Florida. Bingham estima que el equipo de Scripps identificó unas 1000 cepas, como la bacteria Brucella , que se extrajeron de la colección y se destruyeron. Mientras tanto, Bingham supervisó los preparativos en el campus de Scripps. En mayo, se instaló una cámara frigorífica independiente y se despejó el espacio para las casi dos docenas de congeladores que contenían la parte congelada de la colección. Luego, en dos viajes separados, los camiones transportaron la colección más de 1,300 millas por la I-95 desde Groton hasta Júpiter.
Ben Shen dentro de la cámara frigorífica que alberga la porción liofilizada de la colección microbiana ScrippsVer una presentación de diapositivas con más imágenes.SCOTT WISEMAN
Shen ya está estudiando algunos de los microbios de la colección. Su grupo ha intentado cultivar más de 150 cepas de Actinobacteria y ha tenido éxito con más del 95 por ciento de ellas en un solo medio. Al variar los medios, deberíamos poder cultivarlos todos. . . . Deberíamos poder revivir la mayoría de las cepas de la colección, le dice Shen a The Scientist en un correo electrónico. El mes pasado, Shen obtuvo una subvención del NIH de cinco años por un total de casi $4 millones para desarrollar herramientas para buscar productos naturales codificados por Actinobacteria. La colección tiene más de 62.000 muestras de Actinobacteria .
Shens no es el único grupo que extrae las cepas de Pfizer para obtener productos naturales. Un poco más de un año antes de que Pfizer saliera del espacio de los productos naturales, la compañía llegó a un acuerdo con Adapsyn Bioscience, que puede aplicar su enfoque de metabolómica a los extractos crudos que se crearon y almacenaron después de cultivar la bacteria. Podemos comenzar solo con los extractos crudos y usar nuestra tubería de metabolómica y decir que hay algo novedoso, dice Andy Haigh, presidente y director de operaciones de Adapsyn Bioscience. Si surge algo de interés en ese análisis, los investigadores pueden explorarlo más a fondo fermentando la bacteria, aislando el producto natural y sometiéndolo a varios bioensayos para probar su actividad.
Este enfoque es más rápido y económico. que la secuenciación del genoma, dice Haigh, y llega más directamente a los productos de interés. Los [estudios] genómicos te dan una buena idea del potencial del insecto, pero realmente necesitas la metabolómica para ir y encontrar el compuesto real que está produciendo ese insecto, dice. Señala, sin embargo, que tanto la metabolómica como la genómica son esenciales para extraer productos naturales. La secuencia del genoma, por ejemplo, puede proporcionar pistas sobre la estructura y la novedad de los compuestos. Sin ambos lados de la ecuación, puede ser realmente difícil encontrar estas cosas, dice Haigh. (La colaboración de Pfizer con Adapsyn no se vio afectada cuando entregó la colección microbiana a Scripps, dice Rose).
Es un enfoque interesante para aprovechar la diversidad microbiana, pero es un enfoque complicado y de alto riesgo. también.
Sylvain Brisse, Institut Pasteur
Si bien la colección Scripps es ahora uno de los biobancos microbianos más grandes del mundo, de ninguna manera es el único. La búsqueda de productos útiles dentro de colecciones similares está muy extendida, dice Sylvain Brisse, director del Centro de Recursos Biológicos del Instituto Pasteur. El instituto mantiene una de las colecciones microbianas más antiguas del mundo, que contiene más de 50 000 cepas. Hay una tendencia a desarrollar proyectos para utilizar la diversidad que tenemos en estas colecciones para buscar productos naturales, dice Brisse.
Al igual que el grupo Shens, Dominique Clermont, directora de la colección bacteriana del Institut Pasteurs, supervisa una programa para secuenciar los genomas de los microbios en la colección y extraer esas secuencias para grupos de genes de biosíntesis, grupos de genes involucrados en la producción de productos naturales. Muriel Gugger, directora de la colección de cianobacterias del Institut Pasteurs, está haciendo lo mismo. En los genomas de casi 90 cepas de cianobacterias, por ejemplo, su equipo identificó 452 grupos de genes para dos vías particulares de producción de productos naturales, lo que apunta a nuevos productos potenciales que se encuentran en esas cepas.
No es suficiente tener una gran colección de microorganismos, dice Brisse. Hay todo tipo de otros conocimientos y necesidades en el futuro para llegar a la identificación de productos activos. . . . Es un enfoque interesante para aprovechar la diversidad microbiana, pero también es un enfoque complicado y de alto riesgo. Aún así, la recompensa potencial es excelente, señala Gugger. Los investigadores tienen. . . trabajar juntos para combinar sus puntos fuertes para descubrir qué son los productos naturales y cómo se pueden utilizar para la salud humana.
Shen, que está ayudando a organizar una reunión sobre productos naturales y descubrimiento de fármacos en la era de la genómica programado para enero de 1216 en San Diego, está de acuerdo. El desafío es desalentador, pero la oportunidad es inmensa.
Jef Akst es editor gerente de The Scientist. Envíele un correo electrónico a jakst@the-scientist.com.