Così i batteri negli ospedali vincono gli antibiotici

 

Scoperto un nuovo modo in cui le infezioni acquisite in ospedale resistono agli antibiotici, attraverso una mutazione genetica “silenziosa”.

 

 

I batteri possono acquisire resistenza agli antibiotici attraverso mutazioni casuali nel loro DNA che forniscono loro un vantaggio che li aiuta a sopravvivere.

Trovare mutazioni genetiche e scoprire come aiutano i batteri a sopravvivere all’attacco antibiotico, è la chiave per aiutarci a combattere con nuovi farmaci.

I ricercatori hanno ora scoperto una mutazione “silenziosa” nel codice genetico che porta alla resistenza agli antibiotici. In genere, mutazioni di questo tipo sarebbero trascurate e potrebbero già essere presenti in altri batteri infettivi.

Il team, guidato da ricercatori dell’Imperial College di Londra e comprendente collaboratori internazionali, ha pubblicat i risultati sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences.

I ricercatori hanno esaminato il batterio Klebsiella pneumoniae, che causa infezioni nei polmoni, nel sangue e nelle ferite di quelli negli ospedali, con i pazienti che hanno un sistema immunitario compromesso, come quelli nelle unità di terapia intensiva, particolarmente vulnerabili.

Come molti batteri, K. pneumoniae sta diventando sempre più resistente agli antibiotici, in particolare una famiglia di farmaci chiamati carbapenemi.

Questi importanti farmaci di ultima istanza vengono utilizzati negli ospedali quando altri antibiotici hanno già fallito.

Poiché la crescente resistenza ai carbapenemi potrebbe influenzare drasticamente la nostra capacità di trattare le infezioni, i K. pneumoniae resistenti ai carbapenemi sono classificati come organismi “critici” della Priorità 1 dell’Organizzazione Mondiale della Sanità.

Per essere efficaci, gli antibiotici devono entrare nei batteri, e in K. pneumoniae questo avviene attraverso un canale nella membrana esterna del batterio, formato da una proteina chiamata OmpK36.

Il team ha scoperto una mutazione genetica che fa sì che i batteri producano meno proteine, chiudendo efficacemente alcuni di questi canali e tenendo fuori gli antibiotici carbapenemici.

Questa mutazione, tuttavia, funziona in modo diverso rispetto alle mutazioni standard che provocano resistenza agli antibiotici. Di solito, le mutazioni cambiano il codice genetico in modo che quando viene “letto” dai ribosomi e convertito in una proteina, produce una diversa catena di amminoacidi con funzioni diverse.

Questa mutazione produce ancora la stessa catena di aminoacidi, ma altera la struttura di un importante intermedio dell’mRNA, impedendo ai ribosomi di leggere il codice e produrre proteine da esso.

Quando si cercano mutazioni, le tecniche genomiche sono di solito alla ricerca di modifiche alla sequenza di amminoacidi.

Tuttavia, poiché questa mutazione altera una struttura, piuttosto che la sequenza stessa, potrebbe essere pensata come una mutazione “silenziosa”.

Il primo autore, il dottor Joshua Wong, del Dipartimento di Scienze della Vita dell’Imperial, ha dichiarato: “Nell’era dei big data e della genomica, mutazioni come quelle che abbiamo scoperto possono essere considerate ‘silenziose’ poiché il codice genetico produce la stessa sequenza proteica.

“Questa scoperta dovrebbe cambiare il modo in cui vediamo il codice genetico nei batteri e potenzialmente indica che noi nella comunità scientifica abbiamo trascurato altre mutazioni simili che potrebbero avere effetti importanti. Il nostro lavoro si concentra su una singola mutazione, ma cambia radicalmente il modo in cui interpretiamo le mutazioni, specialmente quelle che si pensava fossero silenziose”.

Il team di Imperial, che ha caratterizzato la mutazione, ha lavorato con team dell’Università di Oxford, dell’Università di Firenze e dell’Università di Harvard per identificare la distribuzione della mutazione a livello globale, valutare i livelli di resistenza e determinare in che modo la mutazione ha influenzato la struttura intermedia dell’mRNA.

Utilizzando i dati provenienti da campioni di batteri resistenti raccolti a livello globale, il team ha dimostrato che la mutazione era sorta più volte in modo indipendente.

Ciò suggerisce che non è casuale, ed è invece guidato dalla necessità dei batteri di difendersi nuovamente dagli antibiotici.

Il ricercatore capo Professor Gad Frankel, del Dipartimento di Scienze della Vita dell’Imperial, ha dichiarato: “La mutazione si è evoluta in diverse occasioni in modo indipendente, e questo ci dice che questo nuovo meccanismo non è un colpo di fortuna una tantum, ma invece guidato dal consumo di antibiotici. Ciò suggerisce che la mutazione si verifica sotto pressione antibiotica ed evidenzia gli effetti collaterali dell’uso eccessivo di antibiotici negli ospedali e in altri contesti”.

Il team ora spera che la loro scoperta sarà incorporata in strumenti bioinformatici che analizzano le sequenze genetiche per identificare la presenza della mutazione, come è stato fatto con un meccanismo precedente scoperto dal team.

Continueranno anche a lavorare con i loro collaboratori per cercare altre importanti mutazioni in questo agente patogeno chiave.