Un ceppo mortale del batterio del colera emerso in Indonesia nel 1961 continua a diffondersi ampiamente ancora oggi, mietendo migliaia di vittime in tutto il mondo ogni anno, facendo ammalare milioni di persone e, con la sua persistenza, sconcertando gli scienziati.
Infine, in uno studio pubblicato su Nature , i ricercatori dell'Università del Texas ad Austin hanno scoperto come questo pericoloso ceppo sia sopravvissuto per decenni.
Un mistero di lunga data sul ceppo di Vibrio cholerae (V. cholerae) responsabile della settima pandemia globale di colera è come questo lignaggio sia riuscito a superare altre varianti patogene. Il team dell'UT ha identificato una peculiarità unica del sistema immunitario che protegge i batteri da un fattore chiave dell'evoluzione batterica.
"Questo componente del sistema immunitario è unico per questo ceppo e probabilmente gli ha dato uno straordinario vantaggio rispetto ad altri lignaggi di V. Cholerae", ha affermato Jack Bravo, ricercatore post-dottorato in bioscienze molecolari dell'UT e autore corrispondente dell'articolo. "Gli ha anche permesso di difendersi dagli elementi genetici mobili parassiti, il che probabilmente ha giocato un ruolo chiave nell'ecologia e nell'evoluzione di questo ceppo e, in definitiva, ha contribuito alla longevità di questa linea pandemica."
Il colera e altri batteri, come tutti gli esseri viventi, si evolvono attraverso una serie di mutazioni e adattamenti nel tempo, consentendo nuovi sviluppi in un ambiente in evoluzione, come la resistenza agli antibiotici. Alcuni dei motori dell’evoluzione dei microbi sono strutture di DNA ancora più piccole chiamate plasmidi che infettano, esistono e si replicano all’interno di un batterio in modi che possono modificare il DNA batterico. I plasmidi possono anche consumare energia e causare mutazioni meno vantaggiose per i batteri.
Attraverso una combinazione di analisi di laboratorio e imaging al criomicroscopio elettronico, il team di ricerca ha identificato un esclusivo sistema di difesa in due parti di questi batteri che essenzialmente distrugge i plasmidi, proteggendo e preservando così il ceppo batterico.
L’Organizzazione Mondiale della Sanità stima che il colera infetti da 1,3 a 4 milioni di persone all’anno e che ne muoiano tra 21.000 e 143.000 ogni anno. Il batterio si diffonde solitamente attraverso acqua e cibo contaminati o tramite il contatto con i fluidi di una persona infetta. I casi gravi sono caratterizzati da diarrea, vomito e crampi muscolari che possono portare alla disidratazione, talvolta fatale. Le epidemie si verificano soprattutto in aree con scarse infrastrutture igienico-sanitarie e di acqua potabile.
Sebbene attualmente esista un vaccino per combattere il colera, la protezione contro i sintomi gravi diminuisce dopo soli tre mesi. Con la necessità di nuovi interventi, i ricercatori affermano che il loro studio offre una potenziale nuova strada da esplorare per i produttori di farmaci.
"Questo sistema di difesa unico potrebbe essere un obiettivo per il trattamento o la prevenzione", ha affermato David Taylor, professore associato di bioscienze molecolari presso l'UT e autore dell'articolo. "Se riuscissimo a rimuovere questa difesa, potrebbe renderlo vulnerabile, o se potessimo riattivare il suo stesso sistema immunitario contro i batteri, sarebbe un modo efficace per distruggerlo."
Il sistema di difesa delineato nel documento è composto da due parti che lavorano insieme. Una proteina prende di mira il DNA dei plasmidi con notevole precisione e un enzima complementare distrugge il DNA del plasmide, svolgendo l'elica del DNA che si muove in direzioni opposte.
I ricercatori hanno notato che questo sistema è simile anche ad alcuni dei complessi CRISPR-Cascade, anch’essi basati sul sistema immunitario batterico. La scoperta di CRISPR ha infine rivoluzionato le tecnologie di modifica genetica che hanno portato a enormi scoperte biomediche.
Anche Delisa A. Ramos, Rodrigo Fregoso Ocampo e Caiden Ingram dell'UT sono stati autori dell'articolo.
Ulteriori informazioni: Jack P. K. Bravo et al, Targeting e distruzione dei plasmidi da parte del sistema di difesa batterica DdmDE, Natura (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07515-9
Informazioni sul giornale: Natura
Fornito dall'Università del Texas ad Austin
