Gli scienziati potrebbero aver scoperto una nuova arma nella lotta contro i superbatteri resistenti agli antibiotici: farmaci che bloccano l'evoluzione batterica sulle sue tracce.
I batteri resistenti agli antibiotici sono quei microbi che in qualche modo sopravvivono anche sotto l'assalto dei mega-farmaci destinati a ucciderli. Ogni anno, almeno 2,8 milioni di persone negli Stati Uniti catturano uno di questi batteri super resistenti o funghi resistenti, secondo i Centers for Disease Control and Prevention (CDC).
Uno dei modi in cui i batteri si evolvono per diventare "resistenti agli antibiotici" è raccogliendo materiale genetico fluttuante dai loro ambienti. Quindi incorporano i geni eliminati nel proprio DNA. In questo modo, i batteri possono raccogliere geni liberati da microbi che sono già resistenti e quindi acquisire resistenza da soli. Ma i batteri non sono in grado di catturare frammenti ribelli di DNA senza l'attrezzatura giusta; gli "insetti" devono prima entrare in uno stato chiamato "competenza" per costruire i macchinari necessari per raccogliere materiale genetico dall'ambiente circostante.
I batteri diventano competenti quando sottoposti a stress, ad esempio quando sono sottoposti a trattamenti antibiotici. Gli studi suggeriscono che diverse classi comuni di antibiotici in realtà guidano la diffusione della resistenza agli antibiotici spingendo i batteri in uno stato stressato. Ma ora, un nuovo studio sui batteri Streptococcus pneumoniae ha evidenziato una potenziale soluzione a questo problema paradossale: i farmaci che impediscono ai batteri di diventare competenti in primo luogo.
Per lo studio, pubblicato martedì (3 marzo) sulla rivista Cell Host & Microbe, i ricercatori hanno messo alla prova questa strategia in un modello murino e hanno bloccato con successo diversi ceppi di S. pneumoniae di diventare competente e scambiare geni all'interno dei topi. I batteri, che in genere vivono nel naso e nella gola umani, possono innescare gravi infezioni se migrano nel flusso sanguigno, nei seni, nelle orecchie, nei polmoni o nei tessuti che ricoprono il cervello o il midollo spinale, secondo il CDC.
Gli antibiotici rappresentano l'unico trattamento disponibile per queste infezioni, ma in oltre il 30% dei casi il S. pneumoniae i ceppi si dimostrano resistenti a uno o più antibiotici. Se i cosiddetti farmaci "anti-evoluzione" si dimostrassero sicuri nell'uomo, forse i farmaci potrebbero aiutare a prevenire che altri ceppi acquisiscano resistenza, i ricercatori hanno suggerito.
Fermare la diffusione
I ricercatori hanno esaminato più di 1.300 farmaci per individuare quali potrebbero portare la competenza a fermarsi. I risultati hanno indicato 46 di questi farmaci, inclusi farmaci antipsicotici, antimicrobici e antimalarici. Sebbene diversi, i ricercatori impediscono la competenza a basse dosi attraverso lo stesso meccanismo, i ricercatori hanno scoperto.
"Il percorso di competenza è stato studiato per decenni e conosciamo tutti i componenti chiave", studiano gli autori Jan-Willem Veening, professore presso il Dipartimento di Microbiologia Fondamentale dell'Università Svizzera di Losanna, e Arnau Domenech, ricercatore post-dottorato in Veening laboratorio, ha detto a Live Science in una e-mail.
Un componente chiave, noto come forza motrice protonica (PMF), consente alla cellula di produrre energia, importare sostanze nutritive e trasportare il carico dentro e fuori dal suo corpo. Quando i batteri entrano in quello stato competente, di solito pompano un peptide chiamato CSP, che si accumula fuori dalla cellula e innesca la competenza (la capacità di afferrare scarti di geni resistenti agli antibiotici) una volta che si è accumulato oltre una certa soglia.
Ma quando sottoposto a farmaci anti-evoluzione, S. pneumoniae non è più in grado di mantenere un PMF normale e il trasportatore che di solito scarica i malfunzionamenti CSP. "Poiché il percorso delle competenze è strettamente regolato, se il CSP non viene esportato, l'espressione dei composti chiave viene bloccata e la competenza viene inibita", hanno dichiarato Domenech e Veening.
Gli autori hanno testato l'effetto di farmaci selezionati - un antimicrobico, un antipsicotico e un antimalarico - in coltura S. pneumoniae e ha scoperto che tutti hanno bloccato la competenza interrompendo quel componente PMF. Hanno trovato gli stessi risultati sia nei topi vivi che nelle cellule umane nei piatti di laboratorio.
"La bellezza del presente lavoro è che abbiamo trovato diversi composti ... che possono disturbare leggermente il PMF senza influenzare la normale crescita della cellula", hanno aggiunto Domenech e Veening.
"Sta interrompendo la crescita dei batteri che guida la selezione per la resistenza", ha affermato Andrew Read, professore di ecologia e biologia delle malattie presso la Pennsylvania State University che non è stato coinvolto nello studio. Se i farmaci possono bloccare la competenza senza spingere le cellule a sviluppare resistenza, "allora i bug rimarrebbero sensibili" al trattamento antibiotico, ha detto.
Saranno necessari studi futuri per determinare se "i farmaci" anti-evoluzione "possano essere realisticamente usati in combinazione con antibiotici per prevenire la diffusione della resistenza agli antibiotici", hanno osservato gli autori nel loro articolo. "I nostri prossimi passi saranno per verificare se sono specifici per Streptococcus pneumoniae o se sono in grado di bloccare anche l'acquisizione di resistenza in altri agenti patogeni umani ", ha dichiarato Domenech e Veening a Live Science. Read ha affermato che la filosofia di deragliare l'evoluzione per prevenire la resistenza dovrebbe ripercuotersi su altri bug, ma gli esatti bersagli farmacologici potrebbero differire tra loro.
Nello sviluppo dei farmaci per uso umano, gli scienziati dovranno essere intelligenti nel modo in cui progettano gli studi clinici, Leggi aggiunto. "È un farmaco" proteggi il terapeutico ", piuttosto che un farmaco stesso", il che significa che l'obiettivo dei farmaci non sarebbe quello di curare le persone, per dire, ma invece di prevenire la resistenza, ha detto.
"Invece di puntare a uccidere i bug", come molti gruppi mirano a realizzare con nuovi farmaci antibiotici, "questo sta cercando di fermare l'input della variazione genetica su cui la selezione può agire". Leggi detto. "Per me, grandi primi passi - andiamo."
