Un gruppo di ricercatori finlandesi e norvegesi ha recentemente identificato due nuovi composti con potenziali proprietà antivirulenza contro le infezioni da Escherichia coli enteropatogeno (EPEC). Questi composti, scoperti tra i metaboliti di batteri marini appartenenti ai generi Kocuria e Rhodococcus e raccolti nel Mar Glaciale Artico, potrebbero rappresentare una svolta significativa nella lotta contro le infezioni batteriche.
La ricerca sugli antibiotici
Il team di ricerca, guidato dalla professoressa Päivi Tammela dell’Università di Helsinki, si è concentrato sulla ricerca di nuovi composti antibiotici e antivirulenza da fonti naturali. Questa ricerca è stata stimolata dalla crescente preoccupazione per l’aumento delle infezioni resistenti agli antibiotici, un problema che sta diventando sempre più critico a livello globale. I batteri marini, in particolare quelli del Mar Glaciale Artico, rappresentano una risorsa promettente per la scoperta di nuovi farmaci, grazie alla loro capacità di produrre metaboliti unici adattati a condizioni ambientali estreme.
Scoperta e screening
Il gruppo di ricerca ha sviluppato una serie innovativa di metodi di screening per testare simultaneamente le proprietà antivirulenza e antibatteriche di centinaia di composti sconosciuti. Questo approccio avanzato ha permesso di identificare rapidamente i composti con attività biologiche desiderate, accelerando significativamente il processo di scoperta.
I ricercatori hanno concentrato la loro attenzione su un ceppo di Escherichia coli enteropatogeno (EPEC), noto per causare gravi infezioni gastrointestinali, specialmente nei bambini sotto i cinque anni nei paesi in via di sviluppo. L’EPEC è particolarmente pericoloso perché aderisce alle cellule intestinali umane e inietta fattori di virulenza che dirottano le funzioni cellulari dell’ospite, portando infine alla morte cellulare.
Campionamento e isolamento dei batteri
I composti analizzati provengono da quattro specie di actinobatteri marini, raccolti durante una spedizione nel Mar Glaciale Artico a bordo della nave di ricerca norvegese Kronprins Haakon nell’agosto 2020. Questi batteri sono stati isolati da invertebrati marini campionati al largo delle coste delle Svalbard, un arcipelago situato a nord della Norvegia.
Dopo la raccolta, i batteri sono stati coltivati in laboratorio, e i loro metaboliti sono stati estratti e suddivisi in diverse frazioni. Ogni frazione è stata quindi testata in vitro per la sua capacità di inibire la virulenza e la crescita dell’EPEC aderente a cellule tumorali del colon-retto in coltura.
Nuovi composti antivirulenza
Il team ha identificato due composti precedentemente sconosciuti con forti attività di antivirulenza e antibatterica. Uno di questi composti è stato isolato da un ceppo del genere Rhodococcus, denominato T091-5, mentre l’altro proviene da un ceppo del genere Kocuria, denominato T160-2.
I due composti hanno mostrato attività biologiche complementari:
- Inibizione della Formazione dei Piedistalli di Actina: Il composto isolato ha impedito la formazione dei cosiddetti “piedistalli di actina”, strutture cruciali per l’adesione dell’EPEC alle cellule dell’intestino dell’ospite. Questa azione impedisce al batterio di attaccarsi efficacemente e, di conseguenza, riduce la sua capacità di causare malattia.
- Inibizione del Legame all’Host Cell Receptor Tir: L’altro composto ha inibito il legame dell’EPEC al recettore Tir sulla superficie delle cellule ospiti, un passaggio essenziale per il batterio per manipolare i processi intracellulari dell’ospite e provocare infezione.
La lotta contro le infezioni dei batteri
Tra i due composti, quello isolato dal ceppo T091-5 del genere Rhodococcus è emerso come il più promettente. A differenza del composto isolato dal ceppo T160-2, che ha mostrato proprietà antibatteriche (inibendo la crescita batterica), il composto T091-5 non ha influenzato la crescita dell’EPEC. Questa caratteristica è particolarmente significativa, in quanto un composto antivirulenza che non ostacola la crescita batterica riduce il rischio che i batteri sviluppino resistenza, un problema comune con gli antibiotici tradizionali.
Utilizzando tecniche analitiche avanzate, i ricercatori hanno determinato che il composto attivo isolato dal ceppo T091-5 è probabilmente un fosfolipide, una classe di molecole che svolge ruoli fondamentali nel metabolismo cellulare e nella formazione delle membrane cellulari.
Prospettive future
Secondo la professoressa Tammela, i prossimi passi della ricerca includono l’ottimizzazione delle condizioni di coltura per massimizzare la produzione dei composti e l’isolamento di quantità sufficienti per permettere una caratterizzazione dettagliata delle loro strutture chimiche. Questa fase sarà cruciale per comprendere meglio le loro bioattività e per esplorare ulteriormente il loro potenziale come nuovi agenti terapeutici.
La scoperta è stata recentemente pubblicata sulla rivista Frontiers in Microbiology, offrendo una speranza nella continua battaglia contro le infezioni batteriche e sottolineando l’importanza di esplorare ambienti estremi come l’Artico per la scoperta di nuovi farmaci.
