Científico de OHSU ataca a las bacterias con precisión
Cuando Jonathon Baker, Ph.D., describe el abordaje de su laboratorio para detener los microbios causantes de enfermedades en la boca, se resiste a las soluciones drásticas.
“Dos de las enfermedades humanas más prevalentes — las caries y la enfermedad periodontal — son causadas por bacterias”, dijo. “Nuestro objetivo es prevenirlas y tratarlas con estrategias específicas que preserven los microbios que realmente nos ayudan a mantenernos sanos.”
Los antibióticos de amplio espectro pueden salvar vidas, pero también pueden eliminar microbios beneficiosos y acelerar la resistencia antimicrobiana. La investigación de Baker en la School of Dentistry de OHSU se centra en intervenciones precisas adaptadas a cómo especies específicas de estreptococos adquieren y utilizan grasas; información que podría conducir a fármacos de espectro reducido e incluso a "prebióticos" derivados de la dieta que desarman a los patógenos y favorecen a las bacterias protectoras.
“No hay una respuesta que sirva para todos”, continuó. “Las diferentes especies usan los lípidos de manera diferente. Si comprendemos esas diferencias, podremos diseñar terapias más inteligentes”.
De Rochester a la secuenciación de nanoporos
Baker, actualmente profesor asistente de ciencias biomateriales y biomédicas, creció en Rochester, Nueva York, completó su doctorado en la Universidad de Rochester, realizó pasantías en el grupo de vacunas de Pfizer y se formó en la Universidad de California, Los Ángeles, y en el Instituto J. Craig Venter antes de incorporarse a OHSU en 2023.
“Mi formación era en microbiología molecular de Streptococcus mutans”, comentó. “Durante mi etapa postdoctoral, me adentré de lleno en la secuenciación y la bioinformática, y ahora he combinado esos enfoques en mi propio laboratorio”.
Esa fusión lo impulsó hacia una capacidad emergente: la lectura de modificaciones químicas en el ADN y el ARN mediante secuenciación de nanoporos.
“La secuenciación de nanoporos es revolucionaria porque es la primera vez que se puede secuenciar una muestra y ver realmente todas las modificaciones de ADN o ARN en un solo experimento”, explicó Baker. “Reduce mucho los costos y plantea preguntas que antes no podíamos hacernos”.
La conexión boca-cuerpo
La gente no siempre relaciona las bacterias orales con problemas de salud y enfermedades más generales.
“Las caries y la enfermedad de las encías son enfermedades bacterianas”, continuó Baker. “Cada vez hay más pruebas de que los microbios orales también están relacionados con afecciones como el cáncer colorrectal y las enfermedades cardiovasculares”.
También considera que la odontología es un frente fundamental en la gestión del uso de antibióticos. A nivel mundial, los dentistas recetan alrededor del 10% de los antibióticos, pero están infrarrepresentados en los planes de acción nacionales para combatir la resistencia a los antibióticos. Baker forma parte de RESISFORCE, una colaboración liderada por Noruega que abarca cinco países para mejorar la administración a través de capacitación, herramientas e investigación comparativa.
“Estamos recopilando los datos necesarios para guiar una prescripción más uniforme y basada en la evidencia,” dijo.
Una estrategia de precisión
Baker fue nominado para un OHSU Faculty Excellence and Innovation Award de 2025, que está dirigido a profesores al comienzo de su carrera en OHSU. Su documentación de nominación expone un plan de tres partes para convertir la ciencia del microbioma en terapias dirigidas.
En primer lugar, dijo que es importante trazar un mapa del panorama de los genomas.
“Existen cerca de 100,000 genomas de estreptococos”, afirmó. “Estamos construyendo un pangenoma de su maquinaria lipídica para identificar vulnerabilidades: qué es lo que se comparte, qué es lo que es único y qué es importante para la enfermedad”.
En segundo lugar, su laboratorio quiere analizar el contexto, no solo los genes. Su laboratorio utiliza modelos de ratón en diferentes partes del cuerpo, incluyendo la piel, la garganta, los pulmones y la sangre, para descubrir dónde se pueden reutilizar los antibióticos dirigidos a los lípidos y qué nuevos objetivos controlan realmente la virulencia.
“Nos interesa saber dónde funcionarán mejor los medicamentos existentes, y dónde necesitamos nuevos medicamentos”, dijo Baker.
Por último, busca crear nutrientes que fomenten el crecimiento de bacterias beneficiosas y desplacen a las dañinas.
“Si un ácido graso alimenta a una bacteria oral beneficiosa, pero priva de alimento a un patógeno, eso es un éxito”, explicó. “Estamos probando lípidos seguros derivados de la dieta en biopelículas complejas para ver si podemos impulsar el microbioma hacia una mejor salud”.
El contexto más amplio de la investigación de Baker resulta aleccionador: la Organización Mundial de la Salud estima que la resistencia antimicrobiana podría provocar casi 10 millones de muertes al año para el año 2050.
“Por eso necesitamos estrategias específicas que no destruyan el microbioma para eliminar un solo agente dañino”, dijo Baker.
La tecnología como catalizador
El equipo de Baker ayudó a liderar métodos para ensamblar múltiples genomas bacterianos completos directamente a partir de la saliva mediante secuenciación de nanoporos, y ha extendido la plataforma al ARN bacteriano, abriendo nuevas perspectivas sobre la regulación genética y la epigenética en los patógenos.
Su red de colaboración en OHSU incluye a los microbiólogos Justin Merritt, Ph.D. y Jens Kreth, Ph.D., y a la científica de biomateriales Carmem Pfeifer, Ph.D..
“El laboratorio Pfeifer diseña nuevos biomateriales dentales para prevenir la formación de biopelículas dañinas, y nuestro laboratorio cuantifica qué microbios crecen y por qué”, aseguró Baker. “Existe una intensa conexión entre la ciencia de los materiales y la microbiología”.
Pfeifer afirmó que Baker ha tenido un gran impacto en tan solo un corto período de tiempo desde que se unió a OHSU.
“Su trabajo con la secuenciación de nanoporos nos permitió dilucidar la diversidad de biopelículas en la superficie de los materiales, lo que ha sido fundamental para demostrar el concepto de que nuestras nuevas químicas son capaces de seleccionar bacterias no virulentas”, comentó. “Esto tiene implicaciones para los materiales biomédicos implantables, omnipresentes en la práctica clínica”.
En el fondo, a Baker le motivan los enigmas: cómo un solo enlace químico en un ácido graso cambia la capacidad de un microbio para causar enfermedades; cómo un ajuste del ARN regulador hace que una biopelícula sea más resistente; y cómo orientar el ecosistema del cuerpo hacia una mejor salud.
“Me motiva el uso de tecnología de vanguardia para resolver problemas en microbiología”, dijo. “Si podemos aprender qué especies de estreptococos utilizan qué lípidos, podemos diseñar intervenciones que promuevan lo bueno y supriman lo malo”.