Invece di uccidere i batteri, possiamo “spegnerne” la capacità di causare infezioni?
I ricercatori potrebbero avere una risposta alla resistenza dei batteri agli antibiotici che implica l’uso di epigenetica per riprogrammarli.
Cambiare la programmazione genetica di qualcuno è più facile di quanto si possa pensare. Mentre le tecniche di alterazione del DNA a livello molecolare stanno diventando sempre più diffuse, è anche possibile accendere o spegnere semplicemente i geni senza cambiare in modo permanente il materiale genetico sottostante. Ciò significa che possiamo influenzare le istruzioni genetiche che vengono inviate al corpo di un organismo cambiando il suo ambiente o con farmaci.
Questo campo di “epigenetica” sta già aiutando i medici a capire come alcune malattie funzionano, perché l’esercizio fisico può essere così benefico, e come potremmo essere in grado di alterare il processo di invecchiamento. Ma Yu-Hsuan Tsai, docente di Chimica organica all’Università di Cardiff, e i suoi colleghi stanno cercando di indagare sul ruolo dell’epigenetica nei batteri.
Hanno recentemente studiato un possibile modo per influenzare l’epigenetica batterica che potrebbe essere in grado di fermare le infezioni senza l’uso di farmaci antibiotici. E dato che molti batteri stanno diventando resistenti agli antibiotici esistenti, ciò potrebbe aprire un nuovo modo vitale di curare le malattie.
Lo studio ha esaminato il batterio Acinetobacter baumannii, che è una delle principali cause di infezioni che le persone possono contrarre negli ospedali e che uccide fino al 70 per cento delle persone infette. Gli antibiotici non funzionano più su alcuni ceppi di A. baumannii — e l’Organizzazione Mondiale della Sanità lo ha recentemente classificato come la più grande minaccia batterica per la salute umana.
Esistono già alcuni cosiddetti farmaci antivirulenti che invece di uccidere i batteri li rendono innocui, in modo che il sistema immunitario del corpo possa renderli inoffensivi, senza alcun superstite che possa diventare resistente ai farmaci. Creare un modo per influenzare l’epigenetica dei batteri rendendo i microrganismi innocui potrebbe aiutare a creare nuovi farmaci antivirulenti che darebbero un enorme contributo alla medicina.
Per iniziare questo processo ci si è rivolti all’epigenetica umana. Il modo più comune per influenzare l’epigenetica umana è quello di aggiungere un piccolo tag molecolare al materiale genetico che accende o spegne un gene correlato. In particolare, si può aggiungere un tag noto come gruppo acetilico ad una proteina importante chiamata istone.
L’istone organizza le nostre molecole di DNA, lunghe 2 metri, in modo da potersi inserire perfettamente all’interno delle nostre cellule lunghe 100 micrometri. L’aggiunta del tag acetile è un meccanismo naturale usato dalle cellule per cambiare il modo in cui l’istone interagisce con il DNA. L’aggiunta di etichette acetiliche normalmente attiva determinati geni, il che significa che cambiano il comportamento della cellula. Le anomalie in questo processo di modifica dell’istone si ricollegano a tumori, malattie cardiovascolari e molti disturbi neurodegenerativi.
Le cellule batteriche hanno una loro versione dell’istone conosciuta come HU, che organizza il loro DNA ed è coinvolto nel fargli svolgere tutte le sue funzioni. I batteri che sono chiamati “Gram-positivi”, come quelli del nostro sistema digestivo che ci aiutano a rompere il cibo, non possono sopravvivere senza HU operativo. E i batteri “Gram-negativi”, che sono tipicamente quelli che ci fanno ammalare come la Salmonella enterica, diventano molto meno dannosi senza HU.
Nuovi farmaci
Nella ricerca, è stato riscontrato che l’aggiunta di un tag acetilico alla HU ha influenzato significativamente il modo in cui quest ultimo interagiva con il DNA. Ciò significa che è altamente probabile che tale modifica comporti cambiamenti epigenetici, influenzando il modo in cui i batteri crescono e infettano altri organismi. Quindi, riuscendo a creare farmaci che apportino questi cambiamenti allo stesso modo per le proteine batteriche, si avrebbe un nuovo modo di fermare le infezioni.
Questa è una sfida davvero importante in medicina in questo momento, perché i batteri resistenti agli antibiotici uccidono 700.000 persone ogni anno in tutto il mondo. Se non si scoprono nuovi trattamenti, il numero annuale di decessi potrebbe salire a 10 milioni entro il 2025.
Una volta verificato il legame tra specifici cambiamenti epigenetici e infezioni batteriche, potremo iniziare a cercare sostanze che alterano l’epigenetica dei batteri in questo modo per renderla meno nociva. Ci sono già diverse molecole che si rivolgono in modo simile all’epigenetica umana in fase di sviluppo preclinico o in studi clinici. Quindi un farmaco che “spegne” la capacità dei batteri di causare infezioni può non essere troppo lontano.
Tradotto in Italiano. Articolo originale: Smithsonian
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