Una nuova arma contro la resistenza agli antibiotici
Combattere la resistenza agli antibiotici catturando i batteri
L'identificazione rapida di alcuni batteri consente di ottimizzare i trattamenti antibiotici. Un team dell'Università di Zurigo, con il sostegno del FNS, ha sviluppato molecole in grado di rilevare e catturare determinate specie.
La scoperta degli antibiotici ha rivoluzionato la medicina del XX secolo, salvando innumerevoli vite. Tuttavia, l'emergere di batteri resistenti è diventato rapidamente una nuova sfida. Un fattore chiave per affrontare questo problema è la possibilità di individuare i batteri che causano un'infezione. Ciò consente agli operatori sanitari di utilizzare antibiotici mirati ed efficaci e di ridurre il rischio di sviluppo di nuove forme di resistenza.
Con il sostegno del Fondo Nazionale Svizzero per la Ricerca Scientifica (FNS), gli scienziati hanno sviluppato delle molecole in grado di individuare alcuni batteri più rapidamente di prima. La loro ricerca è stata recentemente pubblicata sulla rivista Communications Biology. Queste molecole aprono la strada a metodi diagnostici medici più rapidi, in particolare - ma non solo - nei casi di infezioni del flusso sanguigno. "Le molecole sviluppate sono già utilizzate in una partnership con la start-up zurighese Rqmicro, che fornisce strumenti per il monitoraggio della qualità dell'acqua", spiega Markus Seeger, il biochimico che ha condotto questo studio presso l'Istituto di microbiologia medica dell'Università di Zurigo.
Accelerare alcune diagnosi
"Nella corsa tra l'evoluzione dei batteri resistenti e lo sviluppo di nuovi antibiotici, non abbiamo alcuna possibilità. I batteri sono in guerra con i virus da milioni di anni e sono abituati a evolversi per sfuggire ai nuovi pericoli", afferma il ricercatore. L'unica soluzione che abbiamo attualmente è quella di usare gli antibiotici in modo efficiente e parsimonioso. In questo modo si evita che i batteri siano costantemente esposti a residui o tracce di antibiotici nel loro ambiente, in modo che quando gli antibiotici vengono utilizzati per il trattamento siano ancora efficaci nell'uccidere i batteri. Questa strategia richiede diagnosi mediche il più possibile rapide e accurate. Tuttavia, i metodi di identificazione tradizionali richiedono tempo. Essi prevedono il prelievo di batteri dal paziente e la loro crescita fino al raggiungimento di un numero sufficiente di esemplari per effettuare analisi dettagliate. La fase di crescita può richiedere fino a 12 ore per alcune specie, a volte anche di più. Le analisi richiedono poi altre due ore. Markus Seeger e il suo team stanno cercando di accelerare questo processo: "La nostra idea è quella di individuare più rapidamente alcuni batteri, anche in numero ridotto, attribuendo loro colori specifici. Vogliamo catturarli direttamente nel sangue per aumentarne la densità e analizzarli più rapidamente". Questo approccio non fornisce una diagnosi definitiva, ma ci permette di confermare più rapidamente rispetto ai metodi tradizionali la presenza di determinati batteri. Ciò consente di risparmiare tempo prezioso, soprattutto nei casi di infezioni del flusso sanguigno, quando aspettare uno o due giorni per analisi dettagliate potrebbe non essere fattibile.
Il team di Markus Seeger si è concentrato sul rilevamento del batterio Escherichia coli (E. coli), comunemente legato alle infezioni del tratto urinario e alle infezioni del flusso sanguigno. Inoltre, i tassi di resistenza di questa specie di batteri sono aumentati in Svizzera tra il 2004 e il 2024, quadruplicando per alcune classi di antibiotici. "Sapere se un'infezione coinvolge l'Escherichia coli o qualcos'altro è già una buona base per prendere una decisione iniziale sul trattamento da somministrare", spiega il biochimico. In effetti, gli strumenti sviluppati dal suo team permetterebbero di risparmiare circa sei ore delle dodici necessarie per la diagnostica tradizionale.
Penetrare nella "giungla degli zuccheri"
Markus Seeger e il suo team hanno dovuto risolvere due problemi per catturare l'Escherichia coli. Da un lato, dovevano trovare l'esca giusta, cioè un elemento specifico comune a tutti i batteri Escherichia coli. Dall'altro, il ricercatore ammette di aver "sottovalutato la complessità della giungla di zuccheri che funge da barriera intorno ai batteri". Questa giungla è così fitta che poche molecole possono penetrarvi.
Per questo gli scienziati hanno optato per anticorpi in miniatura, noti come nano-corpi. Le loro dimensioni ridotte consentono loro di passare facilmente tra i rami di zucchero. Sono anche più stabili degli anticorpi convenzionali, il che significa che rimangono funzionali per periodi più lunghi a temperatura ambiente. Questo è un elemento chiave per ottenere strumenti di rilevazione che possano essere trasportati e conservati senza doversi preoccupare della catena del freddo. Il team ha cercato in un database internazionale e in un registro di batteri rilevati negli ospedali svizzeri. Analizzando il genoma dei batteri di tipo Escherichia coli registrati, è stata identificata una proteina - OmpA - la cui forma specifica si trova solo nell'Escherichia coli. Il gruppo ha poi sviluppato nano-corpi in grado di rilevare questa versione di OmpA in modo mirato ed efficace in oltre il 90% dei membri della specie. I nanocorpi funzionano come un gancio che cattura specificamente i batteri di Escherichia coli.
Questa soluzione significa che i batteri possono essere colorati ma non catturati. Come spiega Markus Seeger, "Per rilevare l'Escherichia coli, questa soluzione funziona bene. Possiamo attaccare piccole molecole coloranti ai nano-corpi senza aumentarne significativamente le dimensioni. Tuttavia, per catturare i batteri, utilizziamo sfere magnetiche più grandi, che non riescono a penetrare la giungla di zuccheri che circonda i batteri". Gli scienziati hanno quindi creato una sorta di canna da pesca per il loro kit di rilevamento: un filo molecolare sviluppato per collegare i nano-corpi (l'amo) alle sfere magnetiche bloccate dagli zuccheri (il manico). "Ora abbiamo uno strumento per rilevare e catturare l'Escherichia coli. Spero che potremo implementarlo con successo nella diagnostica clinica. Lo stiamo già utilizzando per le analisi ambientali", afferma Markus Seeger.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
Pubblicazione originale
Michèle Sorgenfrei, Lea M. Hürlimann, Andrea Printz, Fanny Wegner, Damien Morger, Fabian Ackle, Mélissa M. Remy, Grzegorz Montowski, Hans-Anton Keserue, Aline Cuénod, Frank Imkamp, Adrian Egli, Peter M. Keller, Markus A. Seeger; "Rapid detection and capture of clinical Escherichia coli strains mediated by OmpA-targeting nanobodies"; Communications Biology, Volume 8, 2025-7-14
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