Ci stiamo avvicinando a un’era in cui nessun antibiotico funziona?

I ricercatori sono preoccupati per il rapido sviluppo e la diffusione di “superbatteri”, che sono batteri che non rispondono agli antibiotici. Per la prima volta, gli scienziati hanno trovato potenti superbatteri nell’Alto Artico remoto della Norvegia, che temono non sia di buon auspicio per il futuro dei trattamenti antibiotici.
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Gli scienziati trovano i batteri resistenti agli antibiotici dove lo ritenevano meno probabile – nel remoto Artico.

In parte a causa di processi naturali e in parte a causa di un uso eccessivo o improprio di antibiotici, molti ceppi batterici pericolosi sono diventati ancora più minacciosi sviluppando resistenza ad alcuni antibiotici , i farmaci che i medici prescrivono di solito per trattare le infezioni batteriche.

Questi potenti batteri, soprannominati “superbatteri”, sono responsabili di migliaia di morti ogni anno, sia in Europa che negli Stati Uniti .

La prof.ssa Jennifer Roberts dell’Università del Kansas a Lawrence ha recentemente guidato un gruppo che ha svolto uno studio sullo scongelamento del permafrost nel remoto arcipelago alto della Norvegia.

Lo scopo iniziale del team era capire come il gas metano che questo rilascio di ghiaccio si sciolga possa riguardare il cambiamento climatico a livello globale.

Tuttavia, quando i ricercatori stavano analizzando campioni di suolo provenienti dalla regione Kunsfjorden delle Svalbard in Norvegia, dove erano basati, trovarono qualcosa che li sorprese e li allarmò: una serie di superbatteri che, a detta di tutti, non avrebbero dovuto vivere lì.

“Lo studio ha offerto una buona opportunità per testare campioni di suolo per i geni antibiotici con l’ipotesi che Svalbard fosse un posto così remoto e isolato, non avremmo trovato alcuna prova di tali geni”, dice il prof. Roberts.

“Al contrario,” nota, “ne abbiamo trovate alcune, tra cui geni super-resistenti agli antibiotici come il gene New Delhi, che sono emersi per la prima volta in India non molto tempo fa.Questa è stata una sorpresa – i geni che abbiamo trovato avevano chiaramente un breve tempo di trasferimento tra l’essere scoperto in India e il nostro gruppo che li ha rilevati nell’Artico solo pochi anni dopo. “

Gli scienziati raccontano le loro scoperte e le implicazioni di questa scoperta in un nuovo documento di studio che appare sulla rivista Environment International .

“Una possibilità di spreco umano è stata coinvolta”

I ricercatori hanno analizzato 40 campioni di terreno provenienti da otto diverse località nelle Svalbard. Il sequenziamento del DNA che hanno condotto ha rivelato la presenza di 131 geni resistenti agli antibiotici.

Uno di questi geni, la cui presenza nel suolo artico ha sorpreso i ricercatori, è il blaNDM-1 , che gli scienziati hanno scoperto per la prima volta a Nuova Delhi, in India, nel 2007.

Nei batteri, il blaNDM-1 conferisce resistenza agli antibiotici carbapenemici, un potente set di farmaci che i medici usano solo per trattare le malattie infettive che non rispondono ad altri antibiotici.

La domanda che è nata da questa scoperta è stata: come hanno fatto questi superbatteri a raggiungere questa remota regione artica? Il Prof. Roberts e colleghi ipotizzano che ci siano diversi modi in cui i ceppi resistenti agli antibiotici potrebbero essersi diffusi così lontano.

“Probabilmente provenivano da agenti patogeni che sono stati esposti più volte a diversi tipi di antibiotici: è così che otteniamo questi ceppi acutamente resistenti agli antibiotici, dove persistono nonostante l’uso di trattamenti di ultima istanza”, spiega il prof. Roberts.

“Alcuni dei siti in cui abbiamo trovato il ceppo di geni di Nuova Delhi non sono molto lontani dalla principale base di ricerca, quindi c’è una possibilità che i rifiuti umani siano coinvolti”, osserva.

Il ricercatore menziona anche altri due percorsi attraverso i quali i ceppi resistenti potrebbero aver viaggiato. Il primo è attraverso “colonie di uccelli nidificanti” che erano presenti in aree in cui gli scienziati osservavano “le più alte concentrazioni di questi geni”. Il secondo è attraverso i movimenti di piccoli animali, come le volpi, che possono raccogliere gli insetti dagli annaffiature che condividono con gli uccelli.

I superbug sono “sia nativi che evoluti”

Quindi, gli scienziati hanno affrontato un altro problema. Volevano scoprire quali dei geni resistenti agli antibiotici fossero nativi, cioè, che si verificano naturalmente nella regione, e quali potrebbero aver “viaggiato” nell’Artico da altre parti del mondo.

“Poiché la migrazione di questi geni è di così grande preoccupazione, la prossima domanda diventa:” Questi geni sono resistenti agli antibiotici nativi o sono stati trasferiti? “, Afferma il prof. Roberts.

I ricercatori hanno identificato un punto di riferimento per i geni nativi resistenti agli antibiotici in modo che potessero separarli da quelli che sono arrivati ​​in questa regione da altrove.

“Lo abbiamo fatto osservando le riserve nutrizionali nel suolo, che sono molto, molto basse in questi terreni artici, quindi siamo stati in grado di collegare i geni resistenti agli antibiotici a quella che sembra essere una nuova fonte di fosfato proveniente dall’esterno – e la fonte più probabile di fosfato sono le feci, sia nelle acque reflue umane che, più che probabile, nel guano degli uccelli “, spiega il ricercatore.

Gli scienziati ritengono che alcuni dei geni resistenti agli antibiotici siano passati da un batterio all’altro attraverso un processo chiamato “trasferimento laterale del gene”, in cui i batteri nocivi trasportati dagli uccelli e dagli altri vettori passano dalle feci nell’acqua.

Una volta che muoiono, i batteri rilasciano il loro materiale genetico nell’ambiente, il che significa che altri batteri possono quindi raccogliere i geni resistenti agli antibiotici.

Il gruppo di ricerca avverte che la scoperta della resistenza antibiotica multiresistente nell’Artico remoto significa che il fenomeno superbug è diventato veramente globale e può rappresentare una minaccia molto seria e immediata.

Abbiamo trovato geni sia nativi che evoluti resistenti agli antibiotici nell’Artico, la preoccupazione è che con la diffusione della resistenza su questa scala, potremmo avvicinarci a un’era post-antibiotica in cui nessuno dei nostri antibiotici funziona perché i patogeni che stiamo cercando di combattere hanno raccolto geni resistenti tramite l’evoluzione o il trasferimento laterale “.

Prof. Jennifer Roberts

“Per noi è molto importante iniziare a pensare alla gestione del sistema idrico e all’uso di antibiotici in modi globali – e iniziare a ridurre e controllare parte della diffusione che non è chiaramente controllata al momento”, ha affermato il professor Roberts.

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L’antibiotico TEIXOBACTIN può uccidere i superbatteri

Un nuovo studio, pubblicato sul Journal of Medicinal Chemistry , offre la prima prova che una nuova forma sintetica dell’antibiotico teixobactin può neutralizzare i batteri resistenti ai farmaci.
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Gli scienziati potrebbero avvicinarsi a una nuova era di antibiotici.

I Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie (CDC) affermano che la resistenza agli antibiotici è “uno dei problemi di salute pubblica più pressanti al mondo”.

Solo in Italia  si crede che 1 milioni di persone siano infettate da batteri resistenti ai farmaci ogni anno e più di 9.000 individui muoiono di conseguenza.

La minaccia di agenti patogeni resistenti agli antibiotici è particolarmente elevata nelle strutture sanitarie.

Infatti, un rapporto del CDC del 2016 mostra che 1 su 4 infezioni associate all’assistenza sanitaria che si verificano durante l’assistenza a lungo termine sono causate da uno dei seguenti sei batteri resistenti ai farmaci:

  • Enterobacteriaceae resistenti al carbapenem
  • Staphylococcus aureus resistente alla meticillina ( MRSA )
  • Enterobacteriaceae che producono ESBL
  • Enterococco resistente alla vancomicina (VRE)
  • Multi-resistente Pseudomonas aeruginosa
  • Multi-resistente Acinetobacter

Tre anni fa, gli scienziati hanno scoperto che un antibiotico naturale chiamato teixobactin potrebbe avere il potenziale per uccidere MRSA e VRE.

Ora, un team di ricercatori ha creato, per la prima volta, una versione sintetica del farmaco, che è stato usato con successo per trattare un’infezione nei topi.

Il nuovo antibiotico è stato chiamato “cambio di gioco” e le scoperte potrebbero “portare alla prima nuova classe di antibiotico in 30 anni”.

Ishwar Singh, uno specialista in design di farmaci e docente di chimica biologica presso la School of Pharmacy dell’Università del Lincoln, nel Regno Unito, è l’autore corrispondente del nuovo studio.

Il nuovo farmaco cancella l’infezione nei topi

Singh e colleghi hanno studiato la struttura di teixobactin e hanno trovato degli amminoacidi chiave che, una volta sostituiti, hanno reso l’antibiotico più facile da replicare in 10 analoghi sintetici.

Il team ha poi testato queste versioni sintetiche in vitro. “Questi [analoghi]”, scrivono gli autori, “hanno mostrato attività antibatteriche molto potenti contro Staphylococcus aureus, MRSA e [VRE].”

Inoltre, uno di questi analoghi è risultato essere non tossico sia in vitro che in vivo, riportano gli scienziati.

Ulteriori test in modelli murini – eseguiti da un team presso il Singapore Eye Research Institute di Bukit Merah – hanno rivelato che uno degli analoghi ha trattato con successo un caso di cheratite da Staphylococcus aureus .

Nello specifico, l’uso della droga sintetica “ha ridotto la carica batterica [di oltre il 99 percento] e l’ edema corneale in modo significativo rispetto alle cornee di topo non trattate”.

I ricercatori scrivono: “Collettivamente, i nostri risultati hanno stabilito l’alto potenziale terapeutico di un teixobactin [analogo] nell’attenuare le infezioni batteriche e la gravità associata in vivo.”

‘Un salto quantico’ per nuovi antibiotici

Singh spiega il significato dei risultati, dicendo: “Quando la teixobactin è stata scoperta, era rivoluzionaria di per sé come un nuovo antibiotico che uccide i batteri senza resistenza rilevabile tra cui superbatteri come l’MRSA, ma la teixobactina naturale non è stata creata per uso umano.”

“Rimane una quantità significativa di lavoro”, continua Singh, “nello sviluppo di teixobactin come antibiotico terapeutico per uso umano”, aggiungendo che “siamo probabilmente a circa sei-dieci anni di distanza da un farmaco che i medici possono prescrivere ai pazienti”.

Tuttavia, “questo è un vero passo nella giusta direzione e ora apre la porta per migliorare i nostri [analogici] in vivo”, dice.

Tradurre il nostro successo con queste versioni sintetiche semplificate dalle provette ai casi reali è un salto quantico nello sviluppo di nuovi antibiotici e ci avvicina alla realizzazione del potenziale terapeutico delle teixobactin semplificate.”

Ishwar Singh

“I farmaci che mirano al meccanismo fondamentale della sopravvivenza batterica e riducono anche le risposte infiammatorie dell’ospite sono il bisogno dell’ora”, conclude il coautore dello studio Rajamani Lakshminarayanan, del Singapore Eye Research Institute.

Resistenza ai farmaci: queste cipolle potrebbero aiutarci a vincere la guerra?

La resistenza ai farmaci è emersa come una delle maggiori minacce alla salute pubblica, evidenziando l’estrema necessità di nuovi antibiotici e miglioramenti a quelli esistenti. Un nuovo studio potrebbe aver fatto un passo in avanti verso una tale impresa, dopo aver identificato un tipo di cipolla che può aiutare a curare la tubercolosi resistente ai farmaci.
cipollaI ricercatori hanno rivelato come la specie di cipollaAllium Stipitatumpossa aiutare a combattere la resistenza ai farmaci.

La resistenza ai farmaci, nota anche come resistenza antimicrobica, si verifica quando batteri, virus, parassiti o funghi che causano infezioni si evolvono per resistere a un farmaco che una volta li ha distrutti.

Purtroppo, un tale scenario sta diventando sempre più comune. Solo negli Stati Uniti, ci sono almeno 2 milioni di infezioni resistenti ai farmaci ogni anno e più di 23.000 persone muoiono a causa di queste infezioni.

La tubercolosi resistente alla droga (TB) è considerata una minaccia “grave” dal Centers for Disease Control and Prevention (CDC). La TBC multiresistente in tutto il mondo – che è la TBC resistente ai due più potenti farmaci anti-TBC – colpisce oltre 480.000 persone ogni anno.

Inutile dire che vincere la lotta contro la TBC resistente alla droga rappresenterebbe un enorme passo in avanti nella lotta contro la resistenza ai farmaci nel suo complesso.

Il Dr. Sanjib Bhakta – dell’Istituto di Biologia Strutturale e Molecolare di Birkbeck, Università di Londra, Regno Unito – e colleghi ritengono che il loro nuovo studio potrebbe dare un grande contributo; il team ha identificato un numero di composti derivati ​​dalla cipolla che possono uccidere i batteri della tubercolosi.

“La natura è un chimico incredibilmente creativo”

I composti provengono da Allium Stipitatum , noto anche come lo scalogno persiano, che è un tipo di cipolla comunemente usato nella cucina iraniana. È anche noto per le sue proprietà antibatteriche , una caratteristica che ha attirato l’attenzione del dott. Bhakta e della sua squadra.

Per il loro studio, i ricercatori hanno migliorato queste proprietà antibatteriche sintetizzando vari composti presenti nel bulbo dello scalogno persiano.

Hanno quindi testato gli effetti di questi composti sintetizzati su vari batteri resistenti ai farmaci, tra cui Mycobacterium tuberculosis , che è la specie batterica che causa la tubercolosi.

Il team ha scoperto che i composti hanno mostrato effetti inibitori nei confronti di Escherichia coli , Staphylococcus aureus multiresistente , Klebsiella pneumoniae e Proteus mirabilis .

Il composto sintetizzato più promettente, tuttavia, è stato trovato per inibire la crescita di M. tuberculosis del 99,9 percento.

Sulla base di questi risultati, il Dr. Bhakta – che ha co-diretto lo studio – e colleghi suggeriscono che i composti derivati ​​dalla cipolla possono aiutare a combattere le infezioni resistenti ai farmaci.

Nella ricerca di nuovi antibatterici, tendiamo a concentrarci su molecole che sono abbastanza potenti da essere sviluppate commercialmente come nuove sostanze farmaceutiche da soli, ma in questo studio dimostriamo che inibendo le principali proprietà di resistenza intrinseca della TB, si potrebbe aumentare gli effetti del trattamento antibiotico esistente e invertire la tendenza della resistenza ai farmaci già esistente. ”

Dr. Sanjib Bhakta

“I prodotti naturali di piante e microbi hanno un enorme potenziale come fonte di nuovi antibiotici”, aggiunge il co-leader di studio Prof. Simon Gibbons, dell’University College di Londra nel Regno Unito. “La natura è un chimico incredibilmente creativo ed è probabile che piante come lo scalogno persiano producano queste sostanze chimiche come difesa contro i microbi nel loro ambiente”.

Nelle ricerche future, il team spera di identificare altri composti naturali che potrebbero aiutare ad affrontare i batteri resistenti ai farmaci.