Combinando le innovazioni della biologia sintetica con il campionamento ambientale robotico, un team di ricercatori dell'Università di Bristol sta viaggiando in alcuni degli ambienti più "estremi" della Terra, comprese le profondità atlantiche di 4,5 km, per trovare nuove piste che potrebbero aiutare nella lotta globale contro la resistenza antimicrobica.

Lo sviluppo degli antibiotici è considerato da molti il ​​più grande progresso medico nella storia umana. Recentemente, però, l'emergere della resistenza antimicrobica (AMR) come minaccia globale per la nostra salute e il nostro benessere ha messo a fuoco l'urgente necessità della scoperta e dello sviluppo di nuovi antibiotici in grado di superare l'imminente minaccia dell'AMR.

Storicamente, la maggior parte degli antibiotici clinicamente utili è basata su molecole isolate da fonti naturali. Ancora oggi circa il 70 per cento di tutti gli antibiotici prescritti deriva dai cosiddetti 'prodotti naturali'; composti chimici prodotti da microrganismi o piante per consentire la loro sopravvivenza nelle nicchie ambientali in cui abitano. Sebbene la scoperta di farmaci con prodotti naturali fosse un pilastro dell'industria farmaceutica a metà del XX secolo, l'avvento degli approcci basati sulla struttura e della chimica combinatoria negli anni '80 e '90, ha portato l'industria ad allontanarsi da questo approccio. Ora, circa 20 anni dopo, la scienza emergente della biologia sintetica sta consentendo ai ricercatori di scoprire e ottimizzare rapidamente prodotti naturali da utilizzare come lead antibiotici, con conseguente rinascita in questa importante area di ricerca.

Finanziato da BrisSynBio, Il dottor Paul Race e i colleghi dell'Università di Bristol stanno combinando le innovazioni della biologia sintetica con il campionamento ambientale robotico per tentare di sbloccare la pipeline di scoperta degli antibiotici. Per trovare prodotti naturali nuovi e interessanti, il posto migliore in cui cercare è nei microrganismi che sono stati esposti a pressioni evolutive che richiedono l'acquisizione di innovazioni metaboliche insolite.

L'oceano profondo è uno degli ambienti più "estremi" della Terra, e i microrganismi che vi abitano sono considerati eccellenti fonti di nuovi prodotti naturali. Utilizzando un veicolo telecomandato, schierato dalla nave da ricerca James Cook, il team ha recuperato campioni ambientali da regioni precedentemente inesplorate del fondale marino dell'Oceano Atlantico a profondità> 4,5 chilometri.

Dopo il recupero del campione, i batteri presenti in questi campioni vengono coltivati ​​in laboratorio e viene determinata la loro capacità di produrre nuovi prodotti naturali con attività antimicrobica. Questo progetto è in corso solo da 18 mesi ma il team è già isolato> 1000 microrganismi precedentemente non caratterizzati, e sei nuovi lead antibiotici a base di prodotti naturali. Questo programma di scoperta marina viene ora elaborato attraverso la collaborazione con altri ricercatori a Bristol e altrove per includere i microrganismi recuperati dall'Antartico e dai terreni desertici.

Nei lavori correlati, i ricercatori stanno usando molecolare, tecniche genetiche e chimiche per manipolare i macchinari cellulari responsabili della biosintesi di prodotti naturali antimicrobici da batteri marini. Basandosi sul lavoro precedente che studiava il prodotto naturale abyssomicina C, dal batterio V. maris, che è stato isolato per la prima volta dal fondo del mare Pacifico, stanno generando versioni funzionalmente ottimizzate di questa molecola che sono più adatte per l'uso come antibiotici negli animali e nell'uomo.