Le pareti cellulari, le strutture simili a giacche che circondano tutti i batteri conosciuti, possono rivelarsi la distruzione dei batteri, in possesso della chiave per lo sviluppo di nuovi farmaci mirati alla distruzione.

Questa prospettiva è condivisa da molti nella comunità medica e scientifica, compreso Marcos Pires. Pire, un biochimico alla Lehigh University, sta guidando un nuovo approccio per comprendere i cambiamenti della parete cellulare batterica in risposta agli antibiotici che potrebbero essere fondamentali per la progettazione di nuovi farmaci, un'esigenza urgente alla luce della crescente minaccia della resistenza agli antibiotici. Il suo approccio è così promettente che è stato recentemente riconosciuto dal National Institutes of Health con un Maximizing Investigators' Research Award (MIRA).

La resistenza agli antibiotici si verifica quando le cellule batteriche si adattano per eludere un farmaco progettato per ucciderlo. Apportare modifiche alla parete cellulare è un modo in cui i batteri riescono a farlo. Si sa poco, però, su come queste strutture rispondono quando vengono attaccate.

Con la sovvenzione MIRA di 5 anni da 1,94 milioni di dollari, Il gruppo di Pires approfondirà questo processo attraverso un approccio unico che essenzialmente induce i batteri a rivelare dove la sua parete cellulare è più vulnerabile. Tale conoscenza potrebbe aiutare gli scienziati a progettare antibiotici di prossima generazione che eludano i meccanismi di resistenza ai farmaci.

Il fulcro della ricerca è un processo condotto da Pires e dal suo team per facilitare l'assorbimento da parte dei batteri vivi di frammenti di parete cellulare sintetica costruiti in laboratorio. Questi frammenti vengono modificati con unità reporter che poi consentono ai ricercatori di osservare, nei batteri vivi, componenti del macchinario della parete cellulare in varie condizioni.

"Le pareti cellulari batteriche sono uniche nella loro struttura e funzione e sono essenziali per le cellule batteriche, rendendole bersagli unici per lo sviluppo di antibiotici, " disse Pire, ricercatore presso il Dipartimento di Chimica. "Ingannando' i batteri nell'utilizzo di alcuni dei nostri elementi costitutivi della parete cellulare, otteniamo una prospettiva senza precedenti su come cambiano quando vengono sfidati con gli antibiotici".

MIRA è un programma del National Institute of General Medical Science (NIGMS), una divisione di NIH che fornisce supporto per la ricerca di base che aumenta la comprensione dei processi biologici e pone le basi per i progressi nella diagnosi delle malattie, trattamento e prevenzione. Secondo NIGMS, l'obiettivo di MIRA è aumentare l'efficienza dei finanziamenti NIGMS fornendo agli investigatori una maggiore stabilità e flessibilità, migliorando così la produttività scientifica e le possibilità di importanti scoperte.

Identificazione dei cambiamenti della parete cellulare batterica che causano la resistenza agli antibiotici

La posta in gioco per le innovazioni nella progettazione di farmaci per il trattamento dei batteri resistenti ai farmaci è alta. Ogni anno negli Stati Uniti, più di 2 milioni di persone sono affette da infezioni batteriche resistenti. Si stima che 23, 000 vite americane e 700, 000 vite in tutto il mondo:ogni anno si perdono a causa di infezioni batteriche resistenti agli attuali trattamenti antibiotici. Questi numeri dovrebbero solo crescere.

Le pareti cellulari batteriche sono il bersaglio di alcuni degli antibiotici più potenti scoperti fino ad oggi. Gli antibiotici mirati alla parete cellulare includono alcuni trattamenti comunemente prescritti come la penicillina e l'amoxicillina. I farmaci che prendono di mira le pareti cellulari dei batteri sono anche tra i più sicuri poiché le cellule umane non hanno pareti cellulari e quindi non sono influenzate dal trattamento.

Secondo Pire, i singoli componenti del meccanismo della parete cellulare batterica sono fondamentali per la risposta di adattamento dei batteri e, perciò, alla farmacoresistenza. Uno degli obiettivi del suo team è identificare i componenti della parete cellulare di cui i batteri hanno bisogno per adattarsi ed eludere con successo i farmaci progettati per distruggerli.

"Se siamo in grado di identificare questi 'punti deboli', detto Pire, "dovremmo essere in grado di trovare il modo per inattivarli o aggirarli".