Antibiotici, nuova scoperta nell'intestino umano: una speranza contro le infezioni resistenti

Gli scienziati di Stanford e dell'Università della Pennsylvania, a Philadelphia, hanno scoperto un nuovo candidato antibiotico in un luogo sorprendente: l'intestino umano.

Negli esperimenti sui topi, l'antibiotico — un peptide chiamato prevotellin-2 — ha mostrato una potenza antimicrobica paragonabile alla polimixina B, un antibiotico utilizzato per trattare infezioni resistenti ai farmaci. Il peptide, tuttavia, ha risparmiato principalmente i batteri commensali, ovvero quelli benefici. Lo studio, pubblicato su Cell, ha identificato anche altri potenti peptidi antibiotici con il potenziale di combattere le infezioni resistenti agli antimicrobici.
Questa ricerca fa parte di una più ampia missione volta a trovare nuovi antibiotici capaci di contrastare le infezioni resistenti ai farmaci, una grave minaccia per la salute pubblica, che provoca oltre 2,8 milioni di casi e 35.000 decessi ogni anno negli Stati Uniti. Questa ricerca è urgente, ha affermato César de la Fuente, PhD, professore di bioingegneria presso l'Università della Pennsylvania.

"I principali pilastri che ci hanno permesso di raddoppiare la nostra aspettativa di vita negli ultimi 100 anni circa sono stati gli antibiotici, i vaccini e l'acqua pulita," ha detto de la Fuente. "Immaginate di eliminare uno di questi. Sarebbe piuttosto drammatico." (Il laboratorio di de la Fuente è noto per trovare candidati antibiotici in luoghi insoliti, come le informazioni genetiche antiche dei Neanderthal e dei mammut lanosi).

Il primo antibiotico ampiamente utilizzato, la penicillina, è stato scoperto nel 1928, quando un medico che studiava i batteri Staphylococcus tornò in laboratorio dopo le vacanze estive e trovò della muffa cresciuta in una delle sue piastre di Petri. Tuttavia, molti altri antibiotici — come la streptomicina, la tetraciclina e l'eritromicina — sono stati scoperti nei batteri del suolo, che producono queste sostanze per competere con altri microrganismi.
Esplorando il microbioma intestinale, i ricercatori speravano di identificare peptidi che i trilioni di microbi utilizzano tra loro nella lotta per le risorse limitate, idealmente peptidi che non eliminino l'intero microbioma.

Uccidere i cattivi, risparmiare i buoni

"Il microbioma è come un grande serbatoio di patogeni" ha affermato Ami Bhatt, ematologo alla Stanford University e coautrice dello studio. "Poiché molti antibiotici eliminano i batteri intestinali sani, "quello che rimane," ha detto Bhatt, "è una nicchia aperta che viene riempita da organismi multiresistenti come Escherichia coli o Enterococcus resistente alla vancomicina."
Bhatt ha osservato che alcuni pazienti oncologici, dopo aver affrontato con successo il trattamento contro il cancro, muoiono a causa di un'infezione multiresistente ai farmaci, poiché gli antibiotici attuali non riescono a contrastare questi patogeni. "È come vincere la battaglia per perdere la guerra," ha detto Bhatt.
Esplorando il microbioma, "volevamo vedere se potevamo identificare peptidi antimicrobici che potessero risparmiare i membri chiave del nostro microbioma, evitando di distruggere completamente il microbioma come facciamo con gli antibiotici a largo spettro, basati su piccole molecole," ha detto Bhatt.

I ricercatori hanno utilizzato l'intelligenza artificiale per analizzare 400.000 proteine, cercando di prevedere, basandosi su antibiotici già noti, quali sequenze peptidiche potrebbero avere proprietà antimicrobiche. Dai risultati, hanno scelto 78 peptidi da sintetizzare e testare.
"L'applicazione di approcci computazionali combinati con la validazione sperimentale è molto potente ed entusiasmante," ha detto Jennifer Geddes-McAlister, PhD, professoressa di biologia cellulare presso l'Università di Guelph, in Ontario, Canada, che non ha partecipato allo studio. "Lo studio è solido nel suo approccio al campionamento del microbioma."

Il lungo percorso dal laboratorio alla clinica