Uno dei maggiori problemi della Sanità mondiale è il progressivo aumento della resistenza dei batteri agli antibiotici. Una minaccia che secondo l’ultimo report del 2014 stilato dall’Organizzazione Mondiale della Sanità (WHO) viene definito “una prospettiva reale per il 21mo secolo”. Per poter arginare questo problema da 10 anni il team del professor Paolo Ruggerone, del Dipartimento di Fisica dell’Università di Cagliari, ha condotto studi riguardanti i sistemi di efflusso batterico che possono espellere antibiotici presenti all’interno di un batterio. Un lavoro che ha portato alla scoperta di nuovi dettaglio sui meccanismi di resistenza dei batteri contro gli antibiotici. Tanto che i tre studi sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista internazionale Pnas.
Il problema. Oggi giorno si fa sempre di più un uso improprio degli antibiotici soprattutto quando al primo sintomo si corre ai ripari anche senza la prescrizione di un medico. Proprio questo abuso è una delle maggiori cause della resistenza batterica ai farmaci. Raccontano i ricercatori Paolo Ruggerone ed Attilio Vittorio Vargiu: “La resistenza batterica è il risultato di diverse strategie che i batteri sviluppano per contrastare una qualunque azione nociva per la loro sopravvivenza, fra cui quella dovuta agli antibiotici. Ci sono meccanismi di resistenza molto specifici, che conferiscono resistenza solo a certe classi di molecole, ma altri sono in grado di agire su antibiotici chimicamente molto differenti. I sistemi di efflusso rientrano fra questi ultimi meccanismi, e sono perciò fortemente coinvolti nella cosiddetta multi-resistenza, ovvero la resistenza contemporanea a più farmaci. Come tali, i sistemi di efflusso costituiscono un’arma molto potente che i batteri utilizzano per contrastare gli effetti di antibiotici appartenenti a diverse famiglie. Per fare un paragone con il quotidiano, si può pensare a questi sistemi come a complessi aspirapolvere che liberano l’interno del batterio da agenti nocivi”.
Gli studi. Il team sardo ha fatto da collante fra studiosi delle Università di Birmingham (Regno Unito), Berkeley (USA), Francoforte e Brema (Germania), e un’azienda farmaceutica, la Microbiotix Ltd. (USA) lavorando su alcune proteine coinvolte nei meccanismi di resistenza batterica. Diverse sono state le tecniche di analisi dei sistemi studiati e tra queste il contributo dei ricercatori sardi è stato quello di elaborare simulazioni al computer. Aggiungono i ricercatori “Le simulazioni sono come un “microscopio virtuale” che permettono di identificare con grande precisione dettagli microscopici dei meccanismi di interazione tra gli antibiotici e i sistemi di efflusso, dettagli che sono difficili da comprendere con le tecniche sperimentali odierne. Simulazioni che permettono, ad esempio, di capire quali sono le parti del sistema d’efflusso maggiormente coinvolte nella cattura della molecola da espellere, e di simulare il processo di espulsione a livello molecolare”.
I tre lavori. Il primo studio ha rivelato i dettagli molecolari alla base del meccanismo di multi-resistenza in un isolato clinico del batterio Salmonella aenterica. In un secondo lavoro il Dr. Attilio Vittorio Vargiu (che fa parte del gruppo del Prof. Ruggerone), in collaborazione col Prof. H. Nikaido (Università di Berkeley), uno degli esperti mondiali in questo campo, ha analizzato il funzionamento di possibili inibitori dei sistemi di efflusso, cioè di molecole in grado di ostacolarne il funzionamento, ripristinando così l’efficacia degli antibiotici. Sempre gli inibitori sono stati l’oggetto del terzo lavoro, di cui il Dr. Vargiu è anche tra i corresponding authors. Qui sono state razionalizzate le ragioni microscopiche alla base della differente efficacia di una serie d’inibitori sviluppati dalla Microbiotix Ltd.
Prospettive. Il professor Ruggerone ed il dottor Vargiu sono coinvolti nel consorzio TRANSLOCATION attivo nell’ambito dei progetti europei Innovative Medicines Initiative e Marie-Curie Training Network. Iniziative che mirano a fornire una conoscenza dettagliata dei meccanismi microscopici che influenzano il passaggio degli antibiotici attraverso la membrana batterica e vedono anche il forte coinvolgimento del prof. Matteo Ceccarelli, sempre del Dipartimento di Fisica dell’ateneo del capoluogo. Questo è un esempio di come la fisica può aiutare la medicina e di come il connubio tra discipline diverse, che spesso non salta all’occhio, permetta prima lo studio e poi lo sviluppo di farmaci che hanno un’efficacia maggiore nell’uomo.
Concludono i ricercatori: “Proprio questa conoscenza microscopica dei meccanismi di resistenza batterica, potrebbe permettere di capire come migliorare l’azione degli antibiotici o come permettere loro di sfuggire alle ‘trappole’ che i batteri preparano loro”.
Alessandro Ligas
