Resistenza agli antibiotici: ricercatori "cellule del treno" per porre fine alla crisi mortale

I superbatteri resistenti ai farmaci hanno minacciato la salute umana per decenni. La situazione sta peggiorando a causa della carenza di nuovi antibiotici. Ma cosa succede se abbiamo cambiato il modo in cui miriamo a trattarli e addestrato le nostre cellule ad uccidere questi invasori invece di affidarsi agli antibiotici per fare il lavoro sporco? Questa nuova strategia, chiamata difesa mirata all'host, potrebbe aiutare a risolvere il problema della resistenza agli antibiotici.

La resistenza agli antibiotici è una preoccupazione crescente per la salute globale. Un recente rapporto commissionato dal governo britannico mostra che ogni anno a livello mondiale circa 700.000 persone sono morte a causa di infezioni causate da batteri resistenti ai farmaci. Il rapporto ha anche avvertito che, senza azione, il numero delle vittime potrebbe salire a 10 milioni a livello globale e costare agli USA 80 trilioni di dollari per l'economia globale.

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La resistenza ai farmaci è un problema serio anche negli Stati Uniti. Più di 23.000 persone muoiono ogni anno a causa di agenti patogeni multiresistenti e costano al paese circa 55 miliardi di dollari all'anno. I principali colpevoli che minacciano gli Stati Uniti sono resistenti alla meticillina Staphylococcus aureus (MRSA), resistente ai carbapenemi Enterobacteriaceae (CRE), e Clostridium difficile.

La carenza di nuovi farmaci antibatterici in via di sviluppo per affrontare la crescente minaccia è una tendenza inquietante. Un agente patogeno che è resistente a un farmaco riservato per trattare le infezioni quando tutti gli altri hanno fallito è una preoccupazione particolare. Questo è il caso degli agenti patogeni resistenti ai carbapenemi.

Il declino dei farmaci antibatterici unito all'emergenza di agenti patogeni resistenti ai farmaci richiede approcci alternativi.

Nel laboratorio di Malay Haldar, insieme ad altri progetti, i miei colleghi ed io stiamo studiando come i fattori in un ospite animale svolgono un ruolo in risposta alle infezioni. Per testare l'approccio, stiamo facendo questo lavoro usando un modello murino di infezioni. Il nostro scopo è quello di trovare nuovi tratti o fattori dell'ospite che possano essere mirati a potenziare la risposta immunitaria di un individuo abbastanza alta da uccidere i microbi incriminati. Il fattore ospite che stiamo studiando si chiama Spi-C, un gene presente in ogni cellula del corpo umano.

Fattori di host di targeting

Il mio interesse per i fattori dell'ospite è sorto durante i miei studi universitari. Mentre lavoravo al mio dottorato di ricerca progetto di ricerca, ho appreso che i fattori dell'ospite, una varietà di tratti intrinseci all'uomo, giocano un ruolo significativo nelle infezioni batteriche. Questo mi ha ispirato a indagare su come il sistema immunitario dell'ospite combatte i batteri.

Nuove scoperte sulla difesa dell'ospite contro i patogeni hanno portato i ricercatori a esplorare una nuova strategia chiamata terapia diretta dall'ospite (HDT), un'idea relativamente recente che è stata in circolazione solo per circa un decennio.

L'obiettivo di HDT è quello di migliorare e amplificare la risposta immunitaria dell'ospite per uccidere i patogeni, piuttosto che affidarsi esclusivamente a farmaci antibatterici. Prendendo di mira i fattori dell'ospite e offrendo un trattamento antibiotico, le HDT offrono un doppio smacco.

Il corpo risponde naturalmente alle infezioni con infiammazione, un processo in cui specifiche popolazioni di cellule immunitarie attaccano e uccidono i batteri invasori mangiandoli o zappandoli con armi proteiche. Tuttavia, l'infiammazione incontrollata attiva la produzione di proteine ​​che possono causare insufficienza multiorgano e possono persino uccidere l'ospite. Pertanto, controllare l'infiammazione è fondamentale per combattere gli agenti patogeni e proteggere il corpo dall'iperinflammazione.

Le HDT includono una serie di trattamenti che amplificano la risposta dell'ospite ai patogeni e proteggono l'ospite da una risposta immunitaria esagerata. Le HDT comprendono la terapia cellulare, in cui una popolazione specifica di cellule del midollo osseo viene iniettata nel corpo dell'ospite per prevenire un'eccessiva risposta immunitaria e lesioni tissutali. Un altro HDT coinvolge farmaci comunemente usati per malattie non infettive. Le statine e l'ibuprofene, ad esempio, calmano la risposta dell'ospite alle infezioni. I biologici, i complessi farmaci molecolari prodotti dalla tecnologia del DNA ricombinante, fanno anche questo neutralizzando le proteine ​​di piccole dimensioni e riducendo il danno tissutale. I prodotti nutrizionali, come la vitamina D3, hanno anche dimostrato di causare alle cellule immunitarie di un ospite di rilasciare sostanze antibatteriche che migliorano l'uccisione di agenti patogeni.

Le HDT in combinazione con i farmaci antibatterici mostrano una grande promessa nel trattamento di vari agenti patogeni multiresistenti, in particolare contro Mycobacterium tuberculosis, l'agente patogeno che causa la tubercolosi, una delle prime 10 cause di morte in tutto il mondo.

Personalizzare i trattamenti per le infezioni

Nell'ultimo decennio, i ricercatori hanno fatto molti progressi nella ricerca dei fattori ospite, portando a nuove strategie terapeutiche.

Uno di questi è la medicina personalizzata, in cui un progetto genomico può determinare la suscettibilità unica di un individuo alle malattie e scegliere terapie appropriate.

Questo concetto è applicato in malattie non infettive come il cancro. Tuttavia, l'applicazione del concetto nella malattia infettiva è molto recente. Nondimeno, la medicina personalizzata ci porta a ipotizzare perché alcuni individui sono più inclini alle infezioni rispetto ad altri. I miei colleghi e io credo che tali differenze possano essere causate da sottili differenze nel DNA dei geni del fattore ospite. Collegando queste differenze, chiamate polimorfismi, al livello di vulnerabilità delle persone alle infezioni, speriamo che la nostra ricerca contribuisca alla medicina di precisione delle infezioni batteriche.

La nostra ricerca di un nuovo fattore di accoglienza

I miei colleghi del laboratorio Haldar e io stiamo esplorando il ruolo di Spi-C nelle infezioni batteriche. Spi-C è essenziale per lo sviluppo di un tipo specifico di popolazione di cellule nella milza che regolano il deposito di ferro nel corpo. Il ferro è essenziale per il trasporto dell'ossigeno nei globuli rossi.

Ma, durante le infezioni, anche i batteri richiedono ferro. Ne hanno bisogno per crescere e competono con l'ospite per ottenerlo. Quindi, se potessimo modificare l'attività del gene Spi-C, potremmo essere in grado di privare i batteri di questo nutriente vitale e quindi di fermare le infezioni senza danneggiare l'ospite.

In un recente articolo, abbiamo riassunto l'effetto del ferro nelle cellule ospiti e le sue interazioni con i fattori ospite in presenza o assenza di infezioni.

Nei topi, abbiamo testato il ruolo del fattore ospite, Spi-C, come metodo per difendere l'ospite. In questo studio, abbiamo iniettato una sostanza chimica che è un componente dei batteri nei topi. Volevamo innescare cambiamenti che si verificano nell'animale durante una vera infezione batterica.

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I nostri risultati preliminari hanno mostrato che il fattore ospite è attivo in vari organi dei topi trattati con la sostanza chimica. Riteniamo che questa attivazione abbia un ruolo nella difesa dell'ospite. E, in effetti, abbiamo scoperto che la perdita dell'attività di Spi-C aumentava il rilascio di proteine ​​di piccole dimensioni che facilitano la difesa dell'ospite contro i patogeni rispetto alle cellule che hanno attività Spi-C normale. Riteniamo che questo cambiamento nelle proteine ​​di piccole dimensioni possa proteggere l'ospite dall'iperinflammazione in risposta all'infezione.

Riteniamo che lo spostamento del nostro modo di pensare dalla terapia mirata ai patogeni alla terapia diretta dall'ospite introduca una nuova strada della medicina di precisione, che potrebbe aiutare a porre fine alla crisi della resistenza ai farmaci.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation di Zahidul Alam. Leggi l'articolo originale.