Investigación básica o aplicada (2/5): André Gratia

André Gratia en su centrífuga, por G. Rulmont / Genetics.org

En este segundo artículo sobre la relación de investigación básica y aplicada, trataremos como una investigación aplicada influyó decisivamente en la investigación básica. Hoy os presentamos al microbiólogo André Gratia.

Curiosidad, investigación básica, aplicada y bacteriocinas: André Gratia.

André Gratia, la estrella de este post, fue quizá uno de los científicos más importantes de principios de siglo XX. Sin embargo, quién sabe si injustamente, su nombre ha permanecido (y lo seguirá haciendo) en un segundo o tercer plano, eclipsado por el de su compañero de profesión y amigo: el gran Alexander Fleming.

André, microbiólogo belga, y pupilo del Nobel en Medicina Jules Bordet, estuvo investigando durante años la antimicrobiosis, es decir, la manera de acabar con diferentes organismos microscópicos como las bacterias. Se interesó bastante a su vez por algo que estaba siendo descubierto en su época, los “bacteriófagos”, partículas por entonces invisibles que causaban la lisis o rotura de diferentes cultivos bacterianos.

En 1925, fruto de las investigaciones que estaba llevando a cabo, identificó una proteína con propiedades antibacterianas producida por una cepa virulenta (coli V) de la bacteria Escherichia coli 

Esta molécula, en honor a su bacteria productora, fue nombrada colicina, y fue la primera de todas las bacteriocinas descubiertas. Las bacteriocinas son unas moléculas proteicas de gran interés producidas por bacterias, cuyo fin es atacar selectivamente a otras bacterias.

André no sólo había descubierto una forma de antimicrobiosis, que era el objetivo de la investigación que llevaba a cabo, sino que había provocado, queriéndolo o sin querer, que se abriera un nuevo campo de conocimiento dentro de la microbiología: el estudio de los mecanismos de defensa de las bacterias.

Pero la cosa no quedó ahí. En el mismo año, a la misma vez que empezaba sus primeros estudios sobre estos fenómenos, descubría, junto a Sara Dath, que una cepa de hongo Penicillinum exhibía una alta actividad bacteriolítica sobre la bacteria causante del ántrax, Bacillus anthracis. Malaventuradamente, en la misma época, André comenzó a padecer una enfermedad grave, que le apartó de los laboratorios durante una larga temporada.

En 1929, de vuelta a su puesto de trabajo, se encontraría con que su cepa de Penicillinum habría muerto, sin dejar ningún tipo rastro de la sustancia que había provocado la muerte de Bacillus anthracis. Aquella molécula que tan buenas propiedades poseía, jamás llegó a ser identificada. Quizá fuera de la familia de los ß-lactámicos, al igual que la penicilina que descubriría Fleming tres años más tarde, o quizá no, jamás lo sabremos.

El río Mosa, a su paso por la ciudad de Liège / Wikimedia

Años más tarde, en 1945, Fleming recibió por tales méritos la mención como Doctor Honoris Causa por parte de la Universidad para la que trabajaba André desde el 1932, la Universidad de Liège (Lieja, Bélgica). Sin duda, Gratia fue el encargado de de escribir y presentar el discurso de apertura.

Algún tiempo más tarde, cuando Fleming estaba siendo entrevistado en una radio belga, dijo:

No puedo abstenerme de mencionar a otro bacteriólogo belga, mi buen amigo André Gratia, y lo menciono por la razón especial que, si no fuera por las circunstancias, él habría sido seguramente el descubridor de la penicilina. En 1926 se dio cuenta de que un moho aparentemente destruía y disolvía ciertas bacterias… Ese moho que tenía podría haber sido Penicillium notatum y la sustancia activa podría haber sido la penicilina, pero el cultivo no fue preservado y jamás lo podremos saber.

Tras estos sucesos, André Gratia optó por tomar la decisión de seguir investigando sobre el paralelismo entre los bacteriófagos y su molécula, la colicina. Y no erró. Sus investigaciones allanaron el camino para permitir que muchos otros investigadores hayan revolucionado a día de hoy el mundo de la biología molecular y la genética.

Como hemos comentado, nuestro querido microbiólogo belga inició el campo de la investigación sobre el mecanismo de defensa de las bacterias y aportó a la comunidad científica nociones sobre los bacteriófagos, virus que atacan a las bacterias y que producen su muerte, al igual que lo hacen las bacteriocinas.

Pues bien, en los años 60, las diferentes organizaciones científicas estadounidenses promovieron y financiaron vigorosamente la investigación (básica, pues no se conocía nada por aquel entonces) sobre cómo las bacterias se protegen a sí mismas frente a los virus. Y surgieron cosas enormes, como se explica en este vídeo (en inglés)

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Gracias a la inversión en este campo de la microbiología, se descubrió que las bacterias utilizan endonucleasas de restricción para defenderse de los bacteriófagos. Estas endonucleasas de restricción son proteínas o enzimas que poseen las bacterias, y que se encargan de cortar el ADN del virus que las ataca para impedir que sean infectadas. Los investigadores Werner Arber, Daniel Nathans y Hamilton Smith recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1978 por sus investigaciones con enzimas de restricción. 

Así a primera vista, ¿parece un buen descubrimiento? O mejor dicho, ¿nos podría cambiar la vida? La aplicación de estos conocimientos no estaba clara. Sin embargo, en contra de todo pronóstico, el estudio de los mecanismos de defensa de las bacterias dio lugar a una de las mayores revoluciones científicas del siglo XX: el prometedor mundo de la edición genética.

Si teníamos una herramienta que nos permitía cortar el ADN, podríamos insertar otros fragmentos de distinto origen dentro de él, con lo cual las posibilidades son infinitas.

Actualmente la técnica ha evolucionado tanto que se ha producido una “segunda” revolución en el campo de la ingeniería genética gracias al desarrollo del sistema CRISPR/Cas9, que procede de otro tipo de mecanismo de defensa de bacterias frente a virus en cuyo elenco de descubridores se encuentra el español Francisco M. Mojica (si os interesa os recomiendo ver una de sus charlas que dejamos aquí abajo).

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La cosa, sin embargo, no acaba aquí. Si recuerdas el esquema que incluíamos en el primer artículo de esta serie, la relación entre investigación aplicada y básica en ocasiones se torna algo compleja:

A principios de la década del 2000, una empresa francesa llamada Danisco estaba investigando sobre cómo evitar la muerte de bacterias ácido-lácticas (fermentadoras de la leche) causada por la infección de virus. En el transcurso de la investigación, se dieron cuenta de que ciertas bacterias adquirían inmunidad frente a dichos virus por sí solas, es decir, estaban desarrollando un proceso de “inmunidad adquirida”, similar al que experimentamos cuando nos vacunamos. El sistema por el que estas bacterias se inmunizaban es el mismo que comentábamos un poco más arriba: el sistema CRISPR/Cas.

De nuevo, la investigación aplicada estaba dando pie a un nuevo descubrimiento. Pero además, la aplicación de dicho descubrimiento fue casi inmediata. En 2007 la técnica comenzó a utilizarse para “vacunar” a esas bacterias fermentadoras de la leche, y en 2012 se empezó a comercializar el primer queso de pizza producido por bacterias “vacunadas”. 

¿Y qué tiene que ver todo esto con nuestro protagonista, André Gratia?

Indudablemente André fue una figura notable muy relacionada con los grandes descubrimientos de la microbiología en el siglo XX, y con un inmerecido anonimato. Su gran hito fue llevar a cabo la producción de conocimiento científico de una manera muy excepcional: comenzó estudiando, a través de la investigación aplicada, formas de antimicrobiosis y vaya, casi descubre la penicilina.

En ese mismo camino, además, logró invertir la relación investigación básica → investigación aplicada, tras hacer público su descubrimiento sobre las bacteriocinas.

Por si todo ello no fuera poco, aportó nociones al campo de la investigación sobre los bacteriófagos, cuyo estudio, casi medio siglo después, daría lugar a uno de los mayores descubrimientos en el campo de la biomedicina.

Así que, sin algo más que añadir, aquí queda el pequeño reconocimiento que mereces, André.

Mario Rodríguez

Víctor Pascual

Bibliografía:

Colicin Killing: Foiled Cell Defense and Hijacked Cell Functions. Miklos de Zamaroczy & Mathieu Chauleau

Bacteriocins. Current Research and Applications. Margaret A. Riley & Osnat Gillor

The Bacteriocins. Peter Reeves

André Gratia, a forerunner in Microbial and Viral Genetics. J.P Gratia

Nobel chronicle: Fleming and Gratia. C de Scoville, C De Brouwer & M Dujardin (The Lancet)

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