Limitare una risorsa tanto necessaria potrebbe mettere gli agenti patogeni l'uno contro l'altro e prevenire l'emergere della resistenza ai farmaci. Una nuova ricerca dimostra che sfruttare la concorrenza tra gli agenti patogeni all'interno di un paziente potrebbe prolungare la vita dei farmaci esistenti in cui è già presente la resistenza e impedire l'emergere di resistenza a nuovi farmaci. Un articolo che descrive questo approccio ecologico alla resistenza ai farmaci appare la settimana dell'11 dicembre sulla rivista Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

"La resistenza ai farmaci sta ostacolando gli sforzi per controllare l'HIV, tubercolosi e malaria, che uccidono collettivamente quasi 3 milioni di persone in tutto il mondo ogni anno, " ha detto Nina Wale, studente laureato alla Penn State al momento della ricerca, e autore principale dell'articolo. "Complica anche il recupero da importanti interventi chirurgici e chemioterapia antitumorale. Ci troviamo di fronte a un grosso problema:cosa possiamo fare quando un paziente è infetto da un agente patogeno resistente ai farmaci, che farà fallire il trattamento? Potremmo usare altri farmaci, ma altri farmaci potrebbero non essere disponibili e svilupparne di nuovi è un processo lungo e costoso. Sfruttando la concorrenza tra i parassiti all'interno di un ospite, siamo riusciti a utilizzare un farmaco esistente per trattare con successo un'infezione, anche quando i parassiti resistenti ai farmaci erano già presenti".

La resistenza ai farmaci ha origine quando un agente patogeno, come un parassita, virus, o batterio:sviluppa una mutazione genetica che gli consente di evitare di essere ucciso dal farmaco. Anche se solo un singolo agente patogeno ha questa mutazione, come spesso accade quando sorge prima la resistenza, che un individuo può replicarsi in una popolazione di miliardi una volta sopravvissuto al trattamento farmacologico. Ma la resistenza spesso ha un costo, e gli agenti patogeni resistenti ai farmaci spesso non acquisiscono determinate risorse con la stessa efficienza di altri agenti patogeni, oppure possono richiedere più risorse.

"In assenza di trattamento farmacologico, l'unica cosa che impedisce la diffusione dei patogeni resistenti è la competizione con i patogeni sensibili al trattamento farmacologico, " ha detto Andrea Leggi, Evan Pugh Professore di Biologia ed Entomologia e Eberly Professore di Biotecnologie alla Penn State, e autore senior del documento. "Stiamo utilizzando la forza naturale della competizione per controllare quelli resistenti e usando farmaci convenzionali per trattare quelli sensibili".

I ricercatori hanno manipolato un nutriente nell'acqua potabile dei topi che viene utilizzato dai parassiti della malaria durante un'infezione, proprio come un giardiniere potrebbe manipolare i nutrienti attraverso i fertilizzanti per favorire determinate piante. Questo intervento dietetico è stato utilizzato insieme ai farmaci tradizionali come una sorta di terapia combinata.

"Abbiamo trattato i topi infettati da parassiti della malaria sensibili ai farmaci con farmaci tradizionali, " ha detto Wale. "Quando ai topi è stato somministrato il nutriente, il trattamento ha fallito nel 40 percento dei topi, e abbiamo confermato da una serie di test che ciò era dovuto al fatto che erano comparsi ceppi resistenti ai farmaci. Ma quando il nutriente era limitato, l'infezione non si è ripresentata in un singolo topo. Quindi, limitando questo nutriente, abbiamo impedito l'emergere della resistenza ai farmaci".

I ricercatori hanno quindi confermato che i loro risultati erano dovuti alla competizione tra i parassiti e non a qualche altro effetto di limitazione del nutriente. Quando i topi trattati con il farmaco venivano infettati solo da ceppi resistenti e il nutriente era limitato, i parassiti resistenti sono sopravvissuti. Ma quando i topi trattati con il farmaco sono stati infettati da parassiti sia sensibili che resistenti, limitare la sostanza nutritiva ha impedito la crescita dei parassiti resistenti, anche quando i parassiti resistenti erano inizialmente presenti in numero molto maggiore rispetto a quando in genere compaiono per la prima volta in un ospite.

"Questo studio è una prova di principio che una manipolazione ecologica può rendere possibile continuare a usare un farmaco, " disse Leggi, "anche quando sono presenti in gran numero agenti patogeni resistenti che altrimenti causerebbero un fallimento terapeutico. Le persone hanno già cercato punti deboli di agenti patogeni resistenti, ma lo fanno in assenza di suscettibili. Il nostro lavoro mostra che gli studi che non coinvolgono questo aspetto della competizione mancano della forza naturale che tiene sotto controllo la resistenza, e a questo manca un enorme potenziale di manipolazione".

Questo lavoro suggerisce una nuova direzione di studio che consentirebbe ai ricercatori di sfruttare la competizione naturale tra i patogeni per controllare l'emergere della resistenza ai farmaci. Per infezioni come la tubercolosi e la malaria, dove esistono già ceppi resistenti ai farmaci tradizionali, i ricercatori devono quindi identificare una risorsa o un nutriente per il quale i ceppi resistenti ai farmaci hanno maggiori esigenze rispetto ai ceppi sensibili; confermare che limitare la risorsa porterebbe all'eliminazione dei ceppi resistenti; determinare la strategia di intervento più efficace per rimuovere la risorsa; e individuare la tempistica ideale dell'intervento. Per un'infezione in cui è in fase di sviluppo un nuovo farmaco, queste domande potrebbero essere affrontate durante la fase di sviluppo del farmaco.

"I ricercatori fanno già di tutto per identificare la resistenza ai farmaci come parte di routine dello sviluppo dei farmaci, " ha detto Read. "Si potrebbe lavorare allo sviluppo di un intervento di limitazione delle risorse in quella pipeline di sviluppo di farmaci. Il costo iniziale aumenterebbe, ma dopo quell'investimento iniziale relativamente piccolo, potresti essere in grado di prolungare la durata di un farmaco. Costa un centinaio di milioni di dollari o più portare un nuovo farmaco sul mercato, quindi il guadagno potrebbe essere abbastanza grande.

"In genere, se un medico rileva una resistenza ai farmaci in un'infezione, non useranno quel farmaco. E va bene se hai un'altra opzione. Ma se non hai un'altra opzione, questo è il tipo di manipolazione che ti permetterebbe di curare il paziente anche quando c'è resistenza".

Oltre a Wale e Read, il team di ricerca include Derek Sim, Matthew Jones e Rahel Salathe alla Penn State, e Troy Day alla Queen's University, Kingston, Ontario. Questo lavoro è stato finanziato dall'Institute of General Medical Science.