I ricercatori hanno scoperto che ridurre l'uso di antibiotici non sarà sufficiente per invertire la crescente prevalenza della resistenza agli antibiotici per alcuni tipi di batteri.

Oltre a trasmettere i geni che conferiscono resistenza agli antibiotici alla loro prole, molti batteri possono anche scambiare geni tra loro attraverso un processo chiamato coniugazione. C'è stato a lungo un dibattito, però, se questo processo si verifica abbastanza velocemente da diffondersi in una popolazione che non è attaccata dagli antibiotici.

In un nuovo studio, i ricercatori della Duke University credono di aver trovato una risposta definitiva a questa domanda. Attraverso una serie di esperimenti con batteri capaci di coniugazione, mostrano che tutti i batteri testati condividono i geni abbastanza velocemente da mantenere la resistenza. mostrano anche, però, che ci sono modi per interrompere il processo e invertire la resistenza agli antibiotici.

I risultati appaiono online il 22 novembre sulla rivista Comunicazioni sulla natura .

"I risultati sono stati una sorpresa per me quando ho visto i dati per la prima volta, " ha detto Lingchong You, il Paul Ruffin Scarborough Professore Associato di Ingegneria alla Duke University e autore corrispondente dell'articolo. "Per tutti i batteri che abbiamo testato, il loro tasso di coniugazione è sufficientemente veloce che, anche se non usi antibiotici, la resistenza può essere mantenuta, anche se i geni hanno un costo elevato."

La maggior parte delle resistenze agli antibiotici nasce e si diffonde attraverso la selezione naturale. Se alcuni batteri fortunati hanno geni che li aiutano a sopravvivere a un ciclo di antibiotici, rapidamente generano la generazione successiva e trasmettono quei geni.

Molti di questi geni, però, venire a un costo. Per esempio, una mutazione può consentire a un batterio di costruire una membrana più spessa per sopravvivere a un particolare antibiotico, ma quella mutazione potrebbe anche rendere più difficile la riproduzione della cellula. Senza la pressione selettiva degli antibiotici che uccidono la concorrenza, i batteri con questa mutazione dovrebbero scomparire nel tempo.

Ma quando i geni responsabili della resistenza possono anche essere scambiati tra le cellule, l'equazione si complica. A favore del mantenimento della resistenza è la velocità con cui i geni sono condivisi. A contrastarlo è il già citato costo biologico dei geni, e il tasso di errore naturale nei geni quando vengono trasmessi.

"Ci sono stati alcuni studi su quanto sia critica la coniugazione per mantenere la resistenza nonostante il suo costo, ma sono mancati esperimenti attenti e ben definiti per giungere a conclusioni definitive, " ha detto You. "Ecco dove Allison ha dato un contributo fondamentale. Le sue misurazioni incredibilmente accurate ci consentono di trarre le nostre conclusioni con grande sicurezza".

Allison Lopatkin, uno studente di dottorato nel laboratorio di You e primo autore dell'articolo, misurato con attenzione il tasso di coniugazione e di resistenza agli antibiotici nei patogeni per più di un mese. I ceppi sono stati ottenuti attraverso un progetto parallelo con Duke Health, in cui stai cercando di determinare quanto sia comune la coniugazione tra gli agenti patogeni.

Finora, Hai scoperto che oltre il 30 percento dei batteri patogeni che ha testato diffonde la resistenza attraverso la coniugazione. E di quelli, nove sono stati ulteriormente testati da Lopatkin per vedere come avrebbero mantenuto la loro resistenza in assenza di antibiotici.

"Ogni singolo ceppo clinico che abbiamo testato ha mantenuto la sua resistenza attraverso la coniugazione anche senza la pressione selettiva degli antibiotici, " disse Lopatkin.

I risultati indicano che, almeno per i batteri che scambiano geni di resistenza, la semplice gestione della quantità di antibiotici utilizzati non cambierà le sorti del crescente problema della resistenza. Per fare qualsiasi progresso, secondo te e Lopatkin, saranno inoltre necessari farmaci che interrompano la condivisione dei geni e diminuiscano la velocità con cui vengono trasmessi attraverso la riproduzione.

Per fortuna, tali farmaci esistono già, e potrebbero essercene molti altri là fuori che aspettano di essere scoperti.

"Abbiamo fatto gli stessi esperimenti con un farmaco noto per inibire la coniugazione e un altro che incoraggia la perdita dei geni di resistenza, " Ha detto Lopatkin. "Abbiamo scoperto che senza la presenza di antibiotici potremmo invertire la resistenza dei batteri in quattro dei patogeni che abbiamo testato e potremmo impedire che si diffondano nel resto".

Uno dei farmaci è un prodotto naturale benigno e il secondo è un antipsicotico approvato dalla FDA. Mentre il team ha depositato un brevetto provvisorio per l'uso della combinazione per invertire la resistenza agli antibiotici, sperano che il lavoro futuro riveli opzioni ancora migliori.

"Come passo successivo, siamo interessati a identificare ulteriori sostanze chimiche in grado di ricoprire questi ruoli in modo più efficace, " hai detto. "Storicamente, quando i ricercatori hanno esaminato enormi biblioteche di medicinali, si sono concentrati su farmaci che possono uccidere i batteri. Ma ciò che i nostri studi suggeriscono è che esiste un universo completamente nuovo in cui ora è possibile esaminare altre funzioni, come la capacità di bloccare la coniugazione o di indurre la perdita di geni di resistenza. Queste sostanze chimiche, una volta dimostrato sicuro, possono servire come coadiuvanti del trattamento antibiotico standard, oppure possono essere applicati in un contesto ambientale come un modo per gestire in generale la diffusione della resistenza agli antibiotici".