Gli antibiotici del futuro? Sono dentro di noi

Negli ultimi anni l’Organizzazione Mondiale della Sanità ha lanciato un vero e proprio allarme a causa dell’abuso degli antibiotici. Tali medicinali, infatti, hanno causato un’enorme resistenza batterica e il rischio è quello di morire – in un futuro non troppo lontano – per infezioni banali, esattamente come avveniva un tempo. Per evitare questo possibile disastro, ricercatori di tutto il mondo stanno cercando alternative valide. Una di queste è quella di sfruttare alcune molecole presenti nel corpo umano.

La soluzione è dentro di noi
Non è insolito, per la scienza, cercare soluzioni complicate derivate da molecole sintetiche. Ma è altrettanto frequente rendersi conto che la risposta proviene direttamente dal mondo della natura. Ed è proprio ciò che hanno pensato gli scienziati del Mit Massachusetts Institute of Technology: per combattere i batteri resistenti si potrebbe dar vita ad antibiotici derivanti da molecole presenti nell’organismo umano.

Contro Salmonella ed Escherichia Coli
Alcune sostanze prodotte dal corpo umano sono in grado di eliminare diversi tipi di batteri, tra questi anche la tanto temuta Salmonella e l’Escherichia Coli. A suggerirlo è stato il team di ricerca guidato da Alberto Di Donato ed Eugenio Notomista dell'università Federico II di Napoli, in collaborazione con Cesar de la Fuente-Nunez del Massachusetts Institute of Technology (Mit). Le molecole prese in esame potrebbero anche essere attive contro i cosiddetti superbatteri. Anche se, specificano gli scienziati, non sono così potenti da poter agire da sole. L’idea dei ricercatori è quella di associarli a un tipo di biologia sintetica per modificarle e renderle più potenti. «Partiremo dai frammenti delle proteine che hanno attività battericida e li cambieremo chimicamente per ottenere forme più efficaci contro i batteri». Si tratta di un procedimento abbastanza comune quando si vogliono realizzare farmaci. «Anche dopo la scoperta della penicillina, per esempio, la chimica ha prodotto modelli di quella molecola un po' diversi dall'originale», spiegano i ricercatori.

Antibiotici in pensione?
Sappiamo da tempo, ormai, che gli antibiotici dovrebbero andare in pensione a causa della loro limitata efficacia. Purtroppo, però, al momento abbiamo solo quelli per combattere pericolose malattie. «Una serie di antibiotici tradizionali è oramai inefficace perché i batteri hanno imparato a convivere con queste sostanze, di conseguenza l'obiettivo principale è tentare di sviluppare una nuova categoria di molecole dalle quali i batteri non sanno difendersi», ha dichiarato all'ANSA Di Donato. «Gli organismi resistenti ai farmaci uccidono ogni anno circa 23.000 persone negli Stati Uniti, e si prevede che entro il 2050 la resistenza ai farmaci antimicrobici porterà a più di 10 milioni di morti in tutto il mondo ogni anno, sono urgentemente necessarie nuove opzioni di trattamento per combattere la resistenza agli antibiotici», scrivono i ricercatori.

Un’osservazione da vicino
Per comprendere le potenzialità di alcune molecole prodotte dal corpo umano, gli scienziati hanno progettato un software allo scopo di osservare da vicino le proteine di cui sono composte e i gruppi chimici che riescono a debellare i batteri. Grazie a tale programma informatico, è stato possibile rilevare 800 tipi di proteine di cui una – presente nell’apparato gastrointestinale – può uccidere la Salmonella, l’Escherichia Coli e persino lo Pseudomonas aeruginosa, un temibile batterio che infetta i polmoni. Questa molecola potrebbe diventare la base per ottenere nuovi antibiotici. «Ora abbiamo un atlante di queste molecole e il passo successivo è dimostrare se ognuna di esse possiede effettivamente proprietà antimicrobiche e se ognuna di esse potrebbe essere sviluppata come un nuovo antimicrobico», commenta Cesar de la Fuente-Nunez del MIT.

I primi candidati
Il lavoro si è concentrato sul pepsinogeno della proteasi, un peptide secreto nello stomaco. Il pepsinogeno è generalmente inattivo, ma nell'ambiente acido dello stomaco il peptide si divide nell'enzima proteolitico attivo pepsina A e un gran numero di frammenti più piccoli. Tali frammenti sarebbero i più importanti candidati per l’elaborazione di un nuovo antibiotici. I test in vitro hanno dimostrato che tre peptidi erano attivi contro un'ampia gamma di batteri Gram-negativi e Gram-positivi, inclusi patogeni intestinali e ceppi multiresistenti. «Lo stomaco umano viene attaccato da molti batteri patogeni, quindi ha senso che abbiamo un meccanismo di difesa per difenderci da tali attacchi», continua il Dr. de la Fuente-Nunez.

PAP-A3
Gli scienziati hanno continuato la loro ricerca eseguendo degli esperimenti in vivo, durante la quale hanno dimostrato che uno dei frammenti, denominato PAP-A3, riduceva il carico batterico di P. aeruginosa di ben quattro volte. Gli altri due frammenti erano un po’ meno potenti ma potevano comunque ridurre il carico di due volte. «PAP-A3 rappresenta quindi un nuovo antibiotico peptidico che può essere sfruttato per il trattamento di infezioni batteriche. La nostra analisi suggerisce anche che molti altri, anche se non tutti, pepsinogeni di mammifero A possono avere proprietà antimicrobiche», scrivono i ricercatori ricordando che – per ovvie ragioni – non hanno nessuna tossicità per l’organismo umano (a differenza degli antibiotici). «Nel complesso, i nostri risultati suggeriscono la fattibilità dello sviluppo di agenti antimicrobici topici basati su PAP-A3 e dei suoi frammenti e dimostrano che la piattaforma sperimentale computazionale che abbiamo sviluppato potrebbe portare alla scoperta e allo sfruttamento di peptidi bioattivi da fonti precedentemente inesplorate», concludono i ricercatori. Hanno partecipato allo studio anche l’Istituto di Ricerca e Diagnostica Nucleare Irccs Sdn a Napoli e l’università Luigi Vanvitelli di Caserta. I risultati sono stati recentemente pubblicati su ACS Synthetic Biology.

Fonti scientifiche

[1] Identification of Novel Cryptic Multifunctional Antimicrobial Peptides from the Human Stomach Enabled by a Computational–Experimental Platform - Katia Pane , Valeria Cafaro, Angela Avitabile, Marcelo Der Torossian TorreAdriana Vollaro, Eliana De Gregorio, Maria Rosaria Catania, Antimo Di Maro¶, Andrea Bosso†, Giovanni Gallo, Anna Zanfardino, Mario Varcamonti, Elio Pizzo, Alberto Di Donato, Timothy K. Lu , Cesar de la Fuente-Nunez,  Eugenio Notomista.