Questo controllo mirato dei fagi fornisce approcci biotecnologici e terapeutici completamente nuovi, per esempio. per terapie fagiche. I risultati prodotti nell'ambito di una sovvenzione ERC sono stati pubblicati nel Giornale della Società Chimica Americana .

Il corpo umano e il suo microbiota ospitano una grande quantità di fagi. Questi infettano i batteri come particelle virali per garantire la propria sopravvivenza. Una delle loro strategie è quella di integrarsi nel genoma batterico e moltiplicarsi attraverso la divisione cellulare batterica. Però, molecole segnale esterne possono innescare il risveglio improvviso dei fagi dal loro stadio dormiente. Una volta attivato, distruggono il loro ospite, il batterio, e quindi rilasciano le particelle virali appena prodotte. Con un prestigioso ERC Consolidator Grant del Consiglio Europeo della Ricerca, Thomas Böttcher indaga sul passaggio dallo stile di vita dormiente (lisogenico) allo stile di vita attivato (litico) dei fagi.

Guerra tra microbi

"Sappiamo già che i fagi influenzano in modo decisivo le dinamiche di popolazione dei batteri e che i microrganismi competono usando armi chimiche, "dice Thomas Böttcher, Professore di Biochimica Microbica della Facoltà di Chimica e del Centro di Microbiologia e Scienze dei Sistemi Ambientali. "Ora volevamo indagare se, nei complessi ecosistemi microbici, ci sono anche microbi che attivano specificamente i fagi per usarli contro i loro concorrenti".

Infatti, i ricercatori potrebbero dimostrare che il batterio Pseudomonas aeruginosa produce grandi quantità di una molecola segnale che innesca la conversione di un fago, residente in un ceppo della specie Staphylococcus aureus , da tranquillo compagno a mortale parassita.

Attivazione fagica altamente selettiva

"Siamo rimasti completamente sorpresi di scoprire che il composto chimico piocianina, che siamo stati in grado di isolare e sintetizzare, solo specificamente attivato uno dei diversi fagi di Staphylococcus aureus . La piocianina è quindi un agente altamente selettivo, ", afferma la coautrice Magdalena Jancheva.

Il farmaco mitomicina C induce danni al DNA nelle cellule batteriche e fa sì che i fagi lascino il loro ospite morente, ma secondo Thomas Böttcher, "attiva tutti i fagi nei batteri in modo non selettivo". I ricercatori hanno anche osservato che la piocianina rilascia ancora più fagi in Staphylococcus aureus rispetto alla mitomicina C, la piocianina aveva quindi un "effetto notevolmente forte".

La scoperta offre nuove prospettive

La specie batterica Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus occupano la stessa nicchia ecologica nel corpo umano. Come agenti patogeni, si verificano frequentemente nei polmoni di pazienti con fibrosi cistica, una malattia metabolica congenita. Stafilococco i batteri dominano in giovane età, mentre Pseudomonas i batteri diventano più diffusi con l'aumentare dell'età.

L'attuale studio dimostra l'efficienza dell'attivazione dei fagi latenti da parte di agenti chimici di segnalazione nella battaglia per lo spazio e le risorse tra ceppi batterici. Fornisce la prima prova che gli agenti di segnalazione chimica possono esibire selettività per fagi specifici in un ceppo batterico polilisogenico. Qui, il fago attivato (phiMBL3) ha rivelato un interruttore molecolare precedentemente sconosciuto attraverso il quale agisce l'agente di segnalazione.

"Alcune molecole di segnalazione potrebbero consentire di combattere gli agenti patogeni tramite l'attivazione dei fagi:potrebbero quindi essere utilizzate per avviare una terapia fagica interna, " afferma Thomas Böttcher. Allo stesso tempo, gli interruttori molecolari dei fagi, che attivano selettivamente la produzione di particelle virali attraverso una molecola di segnalazione come la piocianina, potrebbe anche servire come nuovo strumento per la biotecnologia o la biologia sintetica. "I nostri risultati aprono un ampio campo in cui vogliamo andare avanti, " concludono i ricercatori.