La resistenza antimicrobica (AMR) continua ad aumentare a livello globale, con tassi di resistenza antimicrobica nella maggior parte degli agenti patogeni in aumento e minacciando un futuro in cui le procedure mediche quotidiane potrebbero non essere più possibili e le infezioni ritenute a lungo affrontate potrebbero nuovamente uccidere regolarmente. Pertanto, sono di vitale importanza nuovi strumenti per combattere la resistenza antimicrobica.
Una nuova analisi della ricerca presentata al Congresso globale ESCMID di quest'anno (ex ECCMID – Barcellona, 27-30 aprile) mostra come la più recente tecnologia di editing genetico CRISPR-Cas possa essere utilizzata per contribuire a modificare e attaccare i batteri AMR. La presentazione è del Dott. Rodrigo Ibarra-Chávez, Dipartimento di Biologia, Università di Copenaghen, Danimarca.
La tecnologia di modifica genetica CRISPR-Cas è un metodo rivoluzionario nella biologia molecolare che consente alterazioni precise ai genomi degli organismi viventi. Questa tecnica rivoluzionaria, che ha fruttato ai suoi inventori, Jennifer Doudna ed Emmanuelle Charpentier, il Premio Nobel per la chimica nel 2020, consente agli scienziati di individuare e modificare con precisione segmenti specifici del DNA di un organismo (codice genetico).
Funzionando come "forbici" molecolari con la guida dell'RNA guida (gRNA), CRISPR-Cas può tagliare il DNA in punti designati. Questa azione facilita l'eliminazione di geni indesiderati o l'introduzione di nuovo materiale genetico nelle cellule di un organismo, aprendo la strada a terapie avanzate.
La Dott.ssa Ibarra-Chávez afferma:"Combattendo il fuoco con il fuoco, stiamo utilizzando i sistemi CRISPR-Cas (un sistema di immunità batterica) come strategia innovativa per indurre la morte delle cellule batteriche o interferire con l'espressione della resistenza agli antibiotici:entrambi sono promettenti come nuovi prodotti sequenza-specifici. "antimicrobici" mirati."
Una linea del loro lavoro prevede la creazione di sistemi guidati contro i geni della resistenza antimicrobica che potrebbero trattare le infezioni e prevenire la diffusione dei geni della resistenza.
Gli elementi genetici mobili (MGE) sono parti del genoma batterico che possono spostarsi verso altre cellule ospiti o anche trasferirsi ad un'altra specie. Questi elementi guidano l’evoluzione batterica attraverso il trasferimento genico orizzontale. La dott.ssa Ibarra-Chávez spiega come il riutilizzo degli elementi genetici mobili (MGE) e la scelta del meccanismo di somministrazione coinvolto nella strategia antimicrobica siano importanti per raggiungere il batterio bersaglio.
Un fago è un virus che infetta i batteri ed è anche considerato MGE, poiché alcuni possono rimanere dormienti nella cellula ospite e trasferirsi verticalmente. Gli MGE utilizzati dal suo team sono satelliti dei fagi, che sono parassiti dei fagi.
Dice:"Questi 'satelliti fagici' dirottano parti delle particelle virali dei fagi per garantire il loro trasferimento alle cellule ospiti. A differenza dei fagi, i satelliti possono infettare i batteri senza distruggerli, offrendo un cambio di passo rispetto ai metodi esistenti che coinvolgono i fagi e quindi sviluppando un arsenale di particelle virali sicure da utilizzare per applicazioni quali il rilevamento e la modifica tramite la consegna di geni.
"Le particelle fagiche sono molto stabili e facili da trasportare e da applicare in ambito medico. È nostro compito sviluppare linee guida sicure per la loro applicazione e comprendere i meccanismi di resistenza che i batteri possono sviluppare."
I batteri possono sviluppare meccanismi per eludere l’azione del sistema CRISPR-Cas e i vettori di rilascio possono essere vulnerabili alle difese anti-MGE. Pertanto il team della dottoressa Ibarra-Chávez e altri stanno sviluppando l'uso di anti-CRISPR e inibitori della difesa nei carichi utili di consegna per contrastare queste difese, per consentire al CRISPR di arrivare e attaccare i geni AMR nella cellula.
La Dott.ssa Ibarra-Chávez illustra inoltre come le strategie di combinazione che utilizzano i sistemi CRISPR-Cas potrebbero promuovere la sensibilità agli antibiotici in una popolazione batterica bersaglio. I fagi esercitano una particolare pressione selettiva sulle cellule AMR, che può migliorare l’effetto di alcuni antibiotici. Allo stesso modo, utilizzando CRISPR-Cas in combinazione con fagi e/o antibiotici, è possibile sopprimere i meccanismi di resistenza che i batteri infettivi possono sviluppare prendendo di mira tali geni di virulenza/resistenza, rendendo queste terapie più sicure.
Spiega:"I batteri sono particolarmente bravi ad adattarsi e a diventare resistenti. Credo che dobbiamo essere cauti e provare a utilizzare strategie combinatorie per evitare lo sviluppo di resistenza, monitorando e creando linee guida per le nuove tecnologie."
La Dott.ssa Ibarra-Chávez si è concentrata principalmente sulla lotta alla resistenza dello Staphylococcus aureus e dell'Escherichia coli. Ora, in collaborazione con la Prof. Martha Clokie e il Prof. Thomas Sicheritz-Pontén, il suo team tratterà l'infezione dei tessuti molli necrotizzanti da streptococchi di gruppo A (batteri carnivori) utilizzando gli approcci combinati descritti sopra.
Fornito dalla Società europea di microbiologia clinica e malattie infettive
