La terapia dei fagi, che utilizza virus noti come batteriofagi per trattare le infezioni batteriche, è una procedura medica di vecchia data i cui meccanismi d'azione sono ancora poco conosciuti. Scienziati dell'Institut Pasteur e del CNRS hanno dimostrato in vivo in un modello murino che i batteri sono in grado di regolare la loro espressione genica per eludere i numerosi batteriofagi presenti nell'ambiente intestinale. Questa ricerca spiega la differenza nell'efficacia del batteriofago tra condizioni in vitro e in vivo. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Cell Host &Microbe il 13 aprile 2022.

La terapia dei fagi è un approccio medico che prevede il trattamento di malattie infettive batteriche utilizzando la capacità naturale di alcuni virus, noti come batteriofagi, di uccidere i batteri che riconoscono specificamente. Un calo significativo nell'uso di questa strategia terapeutica scoperta oltre 100 anni fa è stato osservato in Occidente in seguito allo sviluppo degli antibiotici. Tuttavia, di fronte a un allarmante aumento del numero di infezioni causate da batteri resistenti agli antibiotici e alla preoccupante prospettiva di rimanere senza opzioni terapeutiche, gli scienziati stanno cercando di fare luce sul meccanismo d'azione dei batteriofagi.

Batteri e batteriofagi sono le entità più abbondanti nel microbiota intestinale umano. Sebbene i batteriofagi uccidano i batteri, le due popolazioni antagoniste coesistono in equilibrio nell'intestino.

Finora non erano disponibili dati scientifici sufficienti per capire come funziona la terapia fagica in vivo. Al contrario, le interazioni tra batteri e batteriofagi sono state ampiamente studiate in vitro. In queste condizioni, i batteriofagi infettano rapidamente i batteri, si replicano e distruggono i batteri, mentre rilasciano nuovi virus in grado di infettare altri batteri. Tuttavia, le dinamiche osservate tra questi due microrganismi sono molto diverse nell'intestino dei mammiferi. Alcuni batteriofagi efficaci nel mezzo di coltura sono totalmente inefficaci nell'ambiente intestinale.

Per comprendere questa differenza, gli scienziati dell'Institut Pasteur e del CNRS hanno deciso di confrontare il profilo di espressione genica, o trascrittoma, del batterio Escherichia coli in entrambi i contesti:mezzi di coltura e intestino. Utilizzando questo metodo, hanno rivelato le regolazioni genetiche che caratterizzano l'adattamento del batterio all'ambiente intestinale.

Esaminando da vicino i geni coinvolti in questo adattamento, hanno rivelato quattro geni che modulano la suscettibilità del batterio ai batteriofagi. "Abbiamo osservato che alcuni geni necessari per l'infezione da batteriofagi sono espressi meno nell'intestino che in vitro, proteggendo così i batteri dai batteriofagi", ha commentato Laurent Debarbieux, capo del batteriofago, batterio, unità ospite presso l'Institut Pasteur (unità congiunta del CNRS) e ultimo autore dello studio. Gli scienziati sono stati in grado di verificare la loro teoria eliminando l'espressione di un particolare gene. Hanno osservato che la suscettibilità batterica a un batteriofago era significativamente ridotta. Di conseguenza, i batteri nell'intestino sono in grado di resistere alla predazione dei batteriofagi modulando l'espressione di determinati geni piuttosto che mutando il loro genoma.

Questo studio dimostra quindi che l'ambiente gioca un ruolo predominante nelle interazioni tra batteri e batteriofagi. Questi risultati aprono la strada a un migliore utilizzo dei batteriofagi a fini terapeutici.