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La battaglia batterica genera nuovi antibiotici
Gli scienziati del MIT hanno incoraggiato i batteri a produrre un nuovo antibiotico mettendoli contro un nemico microbico. Il composto appena scoperto può uccidere H. pylori , batteri legati alle ulcere gastriche. L'approccio potrebbe fornire un nuovo modo per scoprire nuovi antibiotici e far luce su come e quando i batteri producono questi composti tossici.
Battaglia batterica: Gli scienziati hanno scoperto un nuovo antibiotico, isolato dal batterio Rhodococcus fascians. Quando viene gocciolato su un disco di carta (bianco) nel mezzo di un piatto pieno di altri batteri (arancione), il nuovo antibiotico uccide i batteri.
Il laboratorio è un posto addomesticato se sei un batterio: non devi lottare per un cristallo di zucchero, dice Philip Lessard, un biologo molecolare del MIT che ha collaborato al lavoro. Quindi forse non li vediamo sputare composti di guerra chimica come farebbero normalmente.
La resistenza agli antibatterici, quando i batteri diventano invincibili a un particolare farmaco, sta diventando una grave crisi negli ospedali americani. Secondo i Centers for Disease Control and Prevention, circa due milioni di americani contraggono infezioni ogni anno negli ospedali, 90.000 dei quali mortali. Circa il 70% di queste infezioni è resistente ad almeno un tipo di antibiotico.
Scienziati di tutto il mondo stanno cercando modi per creare nuovi antibiotici. Alcuni progetti prevedono la fusione di farmaci esistenti in nuove potenti molecole, mentre altri approcci si concentrano sulla progettazione di nuovi farmaci mirati a meccanismi specifici di resistenza microbica. Ma recenti studi sul sequenziamento suggeriscono che i batteri possiedono un pozzo non sfruttato di nuovi antibiotici che non producono in normali condizioni di laboratorio, rimanendo così nascosti agli scienziati per decenni.
Scienziati che lavorano in Anthony Sinskey Il laboratorio del MIT ha sequenziato il genoma di un ceppo di batteri del suolo noto come Rhodococcus fascians . Sono rimasti sorpresi nello scoprire che questo organismo, non noto per i suoi poteri di produzione di antibiotici, ospitava un certo numero di geni coinvolti nel metabolismo di composti simili agli antibiotici. (In natura, i batteri producono antibiotici come meccanismo di sopravvivenza, per liberarsi di una nicchia nell'affollato mondo microbico.)
Mentre rodococco sembrava geneticamente in grado di produrre i composti, gli organismi non lo facevano in laboratorio, fino a quando, cioè, non furono cresciuti insieme a un altro tipo di batteri, chiamato Streptomices , che sono tra i più prolifici produttori di antibiotici nel mondo microbico. Il microbiologo Kazuhiko Kurosawa e i suoi colleghi hanno pubblicato la loro scoperta il mese scorso in Giornale della Società Chimica Americana .
Il nuovo composto, soprannominato rodostreptomicina, appartiene a una classe di antibiotici noti come aminoglicosidi, che includono la neomicina, utilizzata in molte creme di pronto soccorso, e la streptomicina, un farmaco contro la tubercolosi. Sebbene non sia chiaro se il farmaco sarebbe appropriato per l'uso clinico, i primi test mostrano che può uccidere H. pylori , batteri legati alle ulcere gastriche, e può sopravvivere ad ambienti altamente acidi come quello dello stomaco. La molecola sembra anche contenere un nuovo componente strutturale, che potrebbe fornire un punto di partenza per i chimici desiderosi di progettare nuovi farmaci. Questo apre un nuovo dominio nello spazio della diversità chimica, afferma Lessard.
Gli scienziati non sanno ancora esattamente come il rodococco ceppo ha acquisito la capacità di produrre questa nuova tossina. Solo uno su un numero di boccette di rodococco crescendo con il nemico Streptomices prodotto l'antibiotico. Kurosawa e i suoi colleghi hanno scoperto che il ceppo produttore di droga contiene un grosso pezzo di DNA dell'altro organismo. Mentre ricerche precedenti suggeriscono che lo scambio di DNA tra batteri è abbastanza comune - si pensa che sia alla base della capacità dei batteri di evolvere rapidamente la resistenza ai farmaci - lo scambio è stato difficile da osservare in prima persona. In questo caso, il processo viene colto sul fatto e puoi vedere le conseguenze, dice Jon Clandy , un chimico della Harvard Medical School, a Boston.
Il lavoro ha suscitato l'entusiasmo degli scienziati che sviluppano nuovi antibiotici perché il metodo potrebbe fornire un nuovo modo per scoprire le capacità nascoste di produzione di antibiotici di diversi tipi di batteri. I progressi nella tecnologia di sequenziamento stanno ora rendendo possibile vedere come la diversità degli antibiotici noti sia derivata dallo scambio di geni, afferma Michael Fischbach, genetista microbico presso il Broad Institute, a Cambridge, MA. Fischbach sta supervisionando un progetto per sequenziare 16 ceppi del Streptomices , in cui gli scienziati proveranno metodi simili per ottenere nuovi farmaci.
Precedenti ricerche sul sequenziamento suggeriscono che alcuni ceppi hanno la capacità genetica di produrre da 20 a 30 antibiotici diversi, ma se coltivati da soli in condizioni di laboratorio confortevoli, ne producono solo due o tre. Dove sono gli altri 90 per cento? chiede Fischbach. Penso che l'approccio [di Kurosawa] sia il modo giusto per esplorarlo.
Non è ancora chiaro se il pezzo di DNA scambiato contenga geni per l'antibiotico stesso o se inneschi un meccanismo di regolazione che avverte rodococco di invadere i batteri, attivando un meccanismo intrinseco ma spesso silenzioso per produrre tossine. Finora, i ricercatori hanno sequenziato solo la metà dell'inserto di DNA; si aspettano di mettere in sequenza presto l'altra metà.