Circa la metà di tutti i farmaci, che vanno dalla morfina alla penicillina, provengono da composti che provengono o sono stati derivati ​​dalla natura. Questo include molti farmaci antitumorali, che sono abbastanza tossici da uccidere le cellule cancerose.

Quindi, come fanno gli organismi che producono queste sostanze tossiche a proteggersi dagli effetti nocivi? Gli scienziati del campus della Scripps Research in Florida hanno scoperto un meccanismo precedentemente sconosciuto:le proteine ​​che le cellule usano per legarsi a una sostanza tossica e sequestrarla dal resto dell'organismo.

"Grazie a questa scoperta, ora sappiamo qualcosa sui meccanismi di resistenza mai conosciuti prima per gli antibiotici antitumorali enediyne, ", afferma l'autore senior dello studio Ben Shen, dottorato di ricerca, professore e co-presidente del Dipartimento di Chimica di Scripps Research.

Il lavoro ha importanti implicazioni per comprendere in che modo le cellule tumorali umane sviluppano resistenza alle chemioterapie a base di prodotti naturali. Per di più, il microbioma può svolgere un ruolo nella resistenza ai farmaci. Lo studio è stato pubblicato oggi sulla rivista Biologia chimica cellulare .

"Questo meccanismo potrebbe essere clinicamente rilevante per i pazienti che assumono questi farmaci, quindi è molto importante studiarlo ulteriormente, "dice Shen.

I prodotti naturali, composti chimici prodotti da organismi viventi, sono considerati una delle migliori fonti di nuovi farmaci e farmaci. "Possiedono un'enorme diversità strutturale e chimica rispetto alle molecole prodotte in laboratorio, " dice Shen. I prodotti naturali possono provenire dai fiori, alberi o organismi marini come le spugne. Una delle fonti più comuni, però, è un batterio del suolo.

Il laboratorio di Shen è focalizzato su una classe di prodotti naturali chiamati enediynes. Questi composti provengono da batteri chiamati actinomiceti, che si trovano naturalmente nel terreno. Due prodotti enediyne sono già stati approvati dalla FDA come farmaci antitumorali e sono ampiamente utilizzati. Ma i pazienti che li prendono spesso sviluppano resistenza. Dopo un periodo di mesi o anni, i tumori possono smettere di rispondere alla chemioterapia e ricominciare a crescere.

Mentre il modo in cui i pazienti sviluppano resistenza a questi farmaci rimane in gran parte sconosciuto, gli scienziati hanno scoperto due meccanismi che i batteri usano per proteggersi dagli endiynes. "I meccanismi di auto-resistenza nei produttori di antibiotici fungono da modelli eccezionali per prevedere e combattere la futura resistenza ai farmaci in ambito clinico, "dice Shen.

Nel nuovo studio, i ricercatori segnalano un terzo, meccanismo di resistenza precedentemente sconosciuto. Coinvolge tre geni chiamati tnmS1, tnmS2 e tnmS3, che codificano per proteine ​​che consentono ai batteri di resistere agli effetti di un tipo di endiynes chiamati tiancimicine. Il laboratorio di Shen sta attualmente studiando le tiancimicine, che rappresentano una grande promessa per i nuovi farmaci antitumorali. Le proteine ​​agiscono legandosi alle tiancimicine e mantenendole separate dal resto dell'organismo.

Dopo aver scoperto questi geni negli attinomiceti e come funzionano, i ricercatori hanno studiato quanto siano diffusi questi geni in altri microrganismi. Furono sorpresi di scoprire che oltre agli attinomiceti, i geni erano presenti anche in diversi microrganismi comunemente presenti nel microbiota umano, la raccolta di microrganismi che popolano naturalmente il corpo umano.

"Questo solleva molte domande che nessuno si è mai posto prima, " Shen dice. "Posso razionalizzare il motivo per cui l'organismo produttore dovrebbe avere questi geni, perché ha bisogno di proteggersi dai propri metaboliti. Ma perché altri microrganismi hanno bisogno di questi geni di resistenza?" Osserva che potrebbe essere possibile che i microbi intestinali trasmettano i prodotti di questi geni al loro ospite - gli esseri umani - che potrebbero contribuire alla resistenza ai farmaci.

"Questi risultati sollevano la possibilità che il microbiota umano possa avere un impatto sull'efficacia dei farmaci a base di enediyne e dovrebbero essere presi in considerazione quando si sviluppano nuove chemioterapie, " Shen dice. "Gli sforzi futuri per esaminare il microbioma umano per gli elementi di resistenza dovrebbero essere una parte importante dei programmi di scoperta di farmaci basati su prodotti naturali".