Il mare artico si rivela un potenziale tesoro di nuovi farmaci

Gli scienziati hanno scoperto nei batteri del Mar Artico nuovi composti che potrebbero combattere le infezioni resistenti agli antibiotici e aprire la strada ai farmaci di nuova generazione.

Il problema della resistenza agli antibiotici e le nuove opportunità

Gli antibiotici sono la base della medicina moderna; senza di essi, curare le infezioni ed eseguire interventi chirurgici sarebbe estremamente rischioso. Tuttavia, ogni anno ci troviamo ad affrontare un problema crescente di resistenza batterica agli antibiotici, mentre il ritmo della scoperta di antibiotici fondamentalmente nuovi è significativamente lento.

Esplorare nuovi habitat

C'è motivo di sperare: il 70% di tutti gli antibiotici autorizzati proviene da attinobatteri che vivono nel suolo, ma la maggior parte degli habitat sulla Terra non è ancora stata esplorata. La ricerca di nuovi antibiotici tra gli attinobatteri in altri luoghi poco studiati, come il Mar Glaciale Artico, è una strategia promettente. Soprattutto se si riuscissero a trovare nuove molecole che non uccidono direttamente i batteri, ma ne riducono la virulenza (capacità di causare malattie), rendendo più difficile lo sviluppo di resistenza e riducendo la probabilità di effetti collaterali.

Metodi di screening avanzati rivelano nuovi composti

"Nel nostro studio, abbiamo utilizzato lo screening ad alta sensibilità (FAS-HCS) e i test di traslocazione Tir per identificare specificamente composti antivirulenti e antibatterici da estratti di actinobatteri", afferma la Dott.ssa Päivi Tammela, professoressa presso l'Università di Helsinki, Finlandia, e autrice principale dello studio pubblicato sulla rivista Frontiers in Microbiology. "Abbiamo trovato due composti distinti: un grande fosfolipide che inibisce la virulenza dell'Escherichia coli enteropatogeno (EPEC) senza influenzarne la crescita, e un composto che inibisce la crescita batterica, entrambi da actinobatteri isolati dall'Oceano Artico".

Per analizzare i farmaci candidati, il team ha utilizzato un sistema di screening automatizzato progettato per lavorare con estratti microbici complessi. I ricercatori hanno sviluppato una nuova serie di metodi che consentono loro di testare simultaneamente gli effetti antivirali e antibatterici di centinaia di composti sconosciuti. Hanno scelto come bersaglio un ceppo di EPEC che causa diarrea grave nei bambini sotto i cinque anni, soprattutto nei paesi in via di sviluppo.

Scoperta di composti antivirulenti e antibatterici

I composti studiati sono stati ottenuti da quattro specie di actinobatteri isolati da invertebrati raccolti nel Mare Artico al largo delle Svalbard durante una spedizione della nave da ricerca norvegese Kronprinz Haakon nell'agosto 2020. I batteri sono stati quindi coltivati, le cellule sono state estratte e il loro contenuto è stato separato in frazioni. Ogni frazione è stata testata in vitro per l'adesione di EPEC alle cellule di carcinoma colorettale.

I ricercatori hanno scoperto due composti precedentemente sconosciuti con attività biologiche distinte: uno da un ceppo sconosciuto (T091-5) del genere Rhodococcus e l'altro da un ceppo sconosciuto (T160-2) del genere Kocuria. Il composto del ceppo T091-5, identificato come un grande fosfolipide, ha dimostrato un potente effetto antivirulente inibendo la formazione del piedistallo di actina e il legame degli EPEC al recettore Tir sulla superficie della cellula ospite. Il composto del ceppo T160-2 ha mostrato forti proprietà antibatteriche, inibendo la crescita dei batteri EPEC.

Risultati promettenti e prossimi passi

Analisi dettagliate hanno dimostrato che il fosfolipide del ceppo T091-5 non ha inibito la crescita batterica, rendendolo un candidato promettente per la terapia antivirale in quanto riduce la probabilità di sviluppo di resistenza. Allo stesso tempo, il composto del ceppo T160-2 ha inibito la crescita batterica e sarà ulteriormente studiato come potenziale nuovo antibiotico.

Per isolare e identificare questi composti sono stati utilizzati metodi HPLC-HR-MS2. Il peso molecolare del fosfolipide era di circa 700 e interrompeva l'interazione tra EPEC e cellule ospiti. "I prossimi passi includono l'ottimizzazione delle condizioni di coltura per la produzione dei composti e l'isolamento di quantità sufficienti di ciascun composto per un'ulteriore caratterizzazione della loro struttura e attività biologica", ha aggiunto Tammela.