I batteri resistenti ai farmaci si stanno evolvendo in armi di uno strumento genetico antimicrobico

I batteri resistenti ai farmaci si stanno evolvendo in armi di uno strumento genetico antimicrobico

Un ceppo di batteri resistente ai farmaci che negli ultimi anni si è adattato al contesto sanitario per utilizzare come arma uno strumento genetico antimicrobico, eliminando i suoi cugini e sostituendoli come ceppo dominante. Gli scienziati della School of Medicine dell’Università di Pittsburgh hanno fatto la scoperta analizzando i dati degli ospedali locali, e poi hanno confermato che si trattava di un fenomeno globale.

La scoperta, pubblicata oggi inMicrobiologia naturalePotrebbe rappresentare l’impulso per nuovi approcci allo sviluppo di terapie contro alcuni dei batteri più mortali del mondo. Convalida inoltre un nuovo utilizzo per un sistema sviluppato da Pitt e UPMC che combina il sequenziamento genomico con algoritmi informatici per rilevare rapidamente epidemie di malattie infettive.

Il nostro laboratorio ha un posto in prima fila nella parata di agenti patogeni che si muovono nell’ambiente ospedaliero. E quando abbiamo fatto un passo indietro e abbiamo allargato lo zoom, è diventato subito evidente che erano in corso grandi cambiamenti con uno dei batteri più difficili del mondo. “

Daria van Tyne, Ph.D.,,Autore senior,Professore associato di medicina nella divisione di malattie infettive di Pitt

L’Advanced Healthcare Detection System (EDS-HAS) analizza le firme genetiche delle infezioni nei pazienti ospedalizzati e i modelli FLAGS, consentendo ai medici di intervenire e fermare potenziali focolai in tempo reale. Ma l’autrice principale Emma Mills, una studentessa laureata in microbiologia e immunologia nel laboratorio di Van Tyne, si è resa conto che Eds-Hat era anche un tesoro di informazioni storiche dettagliate che avrebbero potuto informarla sull’evoluzione dei batteri nel tempo.

Mills si è concentrato sui prodotti resistenti alla vancomicinaEnterococco faecium(VREFM), così chiamato perché non può essere debellato con il popolare antibiotico vancomicina. Vrefm uccide circa il 40% delle persone che infetta ed è una piaga particolare per i pazienti immunocompromessi e ospedalizzati.

Dopo aver analizzato le sequenze del genoma di 710 campioni di infezione VREFM provenienti da pazienti ospedalieri, Mills ha scoperto che la diversità dei ceppi VREFM variava da circa otto tipi distribuiti abbastanza uniformemente a due ceppi dominanti, nel 2018, dalla fine del 2022, in quattro anni, in quattro anni, in quattro anni, in quattro anni.

Dopo un esame più attento, Mills scoprì che i ceppi dominanti avevano acquisito la capacità di produrre una batteriocina, che è un antimicrobico che i batteri usano per uccidersi o inibirsi a vicenda. Avevano questa nuova capacità di distruggere gli altri ceppi VREFM con le armi e fornivano loro un accesso illimitato ai nutrienti per una riproduzione più facile.

Ciò suscitò ulteriormente la curiosità di Mills: se ciò stava accadendo all'ospedale locale, stava accadendo altrove? Nessuna precedente pubblicazione di ricerca aveva esaminato la possibilità che si trattasse di un fenomeno globale. Pertanto, ha consultato una libreria disponibile al pubblico di oltre 15.000 genomi VREFM raccolti in tutto il mondo dal 2002 al 2022. Di sicuro, ciò che ha osservato a livello locale stava accadendo anche a livello mondiale.

"Questa è stata una scoperta del tutto inaspettata: sono rimasto sorpreso nel vedere un segnale così drammatico", ha detto Mills. “Una volta che questi ceppi si trovano in un contesto istituzionale come un ospedale e confrontati con altri ceppi VRE nell’intestino di un paziente, prendono il sopravvento.

Van Tyne ha affermato che la scoperta non ha implicazioni cliniche immediate: non sembra che i VREFM che trasportano batteriocina rendano i pazienti più malati rispetto ai loro predecessori. Tuttavia, potrebbe indicare possibili strade per lo sviluppo di nuove terapie.

"La diversità della popolazione VRE sembra ridursi rispetto a molti tipi diversi che causano poche infezioni. Ciò significa che presto potremmo avere un solo bersaglio per il quale è possibile progettare terapie come antibiotici o terapia fagica", ha affermato Van Tyne. “Ciò suggerisce anche che le batteriochine sono molto potenti e potremmo essere in grado di utilizzarle come armi per i nostri scopi”.

Ulteriori autori dello studio includono Katharine Hewlett, Alexander B. Smith, Ph.D., e Joseph P. Zackular, Ph.D., del Children's Hospital di Filadelfia; e Marissa P. Griffith, Lora Pless, Ph.D., Alexander J. Sundermann, Dr.Ph, e Lee H. Harrison, MD, di Pitt.

Questa ricerca è stata finanziata dai National Institutes of Health Grants R01AI165519, R01AI127472 e R35GM138369.

Fonti: