I ricercatori hanno dimostrato che la diversità genetica svolge un ruolo chiave nel consentire l'evoluzione della resistenza ai farmaci. Scienziati del Wellcome Trust Sanger Institute e dell'Istituto per la ricerca sul cancro e l'invecchiamento di Nizza in Francia, mostrano che un'elevata diversità genetica può innescare nuove mutazioni che causano resistenza ai farmaci. Lo studio pubblicato oggi (17 ottobre) in Rapporti sulle celle ha implicazioni per la nostra comprensione dell'evoluzione della resistenza ai farmaci antimicrobici e antitumorali.
L'Organizzazione Mondiale della Sanità classifica la resistenza agli antimicrobici come una delle più grandi minacce per la salute globale oggi. Attualmente 700, 000 decessi all'anno in tutto il mondo, con 25, 000 di quelli nell'UE e 23, 000 negli Stati Uniti sono collegati alla resistenza antimicrobica. Si prevede che queste cifre saliranno a 10 milioni di morti all'anno entro il 2050 se non si farà nulla per affrontare il problema. allo stesso modo, il cancro è collegato a 8,2 milioni di decessi annuali in tutto il mondo, con la resistenza alla chemioterapia una delle principali limitazioni al trattamento.
Precedenti studi avevano collegato un'elevata diversità genetica all'interno di infezioni batteriche o tumori con scarsi risultati per i pazienti trattati con farmaci antimicrobici o chemioterapici. I ricercatori in questo studio hanno utilizzato lievito in erba, creare popolazioni di cellule con più di 10 milioni di diversi genomi randomizzati, per studiare come la diversità genetica ha influenzato la resistenza. Li hanno evoluti per crescere in farmaci antimicrobici in 4 settimane e poi hanno studiato le cellule di lievito sensibili e resistenti.
Dottor Ignacio Vazquez-Garcia, il primo autore del Wellcome Trust Sanger Institute e dell'Università di Cambridge, ha dichiarato:"Abbiamo scoperto che il grado di diversità all'interno della popolazione cellulare - noto come eterogeneità clonale - ha svolto un ruolo importante nell'acquisizione della resistenza antimicrobica. Sequenziando i genomi di cellule sensibili e resistenti abbiamo dimostrato che alcune cellule erano pre-adattate, o innescato, mentre altre cellule hanno acquisito nuove mutazioni per ottenere resistenza".
Incrociando poi i ceppi evoluti, i ricercatori sono stati in grado di studiare i complessi processi evolutivi coinvolti nello sviluppo della resistenza. Sono stati in grado di vedere non solo quali mutazioni guidano la resistenza - chiamate mutazioni driver - ma anche come le mutazioni di fondo le influenzano.
Hanno scoperto due tipi di mutazioni del driver. Le cellule con mutazioni driver deboli avevano bisogno di altre mutazioni di fondo per crescere bene nei farmaci antimicrobici, tuttavia le cellule con forti mutazioni del driver hanno sviluppato resistenza ai farmaci indipendentemente dal background genetico.
Professor Gianni Liti, un autore senior del documento dell'Istituto per la ricerca sul cancro e l'invecchiamento, Bello, ha dichiarato:"Siamo stati in grado di studiare l'evoluzione nel tempo combinando le sequenze del genoma delle popolazioni cellulari e monitorando le caratteristiche di crescita delle cellule di lievito. Abbiamo scoperto che il background genetico ha avuto una grande influenza sul fatto che mutazioni più deboli avrebbero conferito o meno resistenza ai farmaci. , e in questi casi molte cellule differenti si sono adattate in un'onda. Però, con qualsiasi background genetico, le cellule con forti mutazioni del driver potrebbero "scavalcare" e competere con altre cellule che crescono nei farmaci".
Professor Ville Mustonen, Autore senior dell'Università di Helsinki e precedentemente presso il Wellcome Trust Sanger Institute, ha dichiarato:"Il nostro studio aiuta a comprendere l'evoluzione della resistenza ai farmaci, e ha implicazioni non solo per il lievito, ma anche per batteri e cancro. Sebbene siano necessari ulteriori studi, stiamo costruendo prove per dimostrare che la diversità genetica in un'infezione batterica o in un tumore in trattamento potrebbe gettare le basi per la resistenza alla terapia e influenzare la rapidità con cui si sviluppa la resistenza".
