Se l'immunoterapia, lo sfruttamento del sistema immunitario del corpo, può distruggere le cellule cancerose, come è stato dimostrato, perché non provare a far scattare il sistema immunitario del corpo per combattere i batteri mortali?

Questa domanda guida la ricerca di Marcos Pires di ciò che chiama immunoterapia batterica o immunobiotica, utilizzando i potenti meccanismi del sistema immunitario umano per prevenire l'ingresso e la colonizzazione di agenti patogeni per sconfiggere i più letali, batteri resistenti agli antibiotici.

Pires e il suo gruppo di ricerca alla Lehigh University, dove Pires è Professore Associato presso il Dipartimento di Chimica, hanno precedentemente dimostrato un metodo di successo per etichettare la superficie dei batteri Gram-positivi con epitopi antigenici, la parte di una sostanza estranea riconosciuta dal sistema immunitario, e quindi innescare il reclutamento di anticorpi endogeni.

Però, secondo Pires, quel metodo era inefficace contro i batteri Gram-negativi, che hanno un ulteriore livello di protezione intorno a loro. Batteri Gram-negativi—che include Pseudomonas aeruginosa , associata a malattie gravi come polmonite e sepsi, e quella di origine alimentare Escherichia coli ( E. coli ):sono tra i batteri più difficili da distruggere e i più letali. Questi batteri si evolvono continuamente, rendendo impotenti gli attuali antibiotici e la pipeline per nuovi farmaci antibiotici si sta esaurendo.

Ora, Pires e il suo team hanno progettato una strategia volta a contrassegnare i batteri Gram-negativi per la distruzione tramite coniugati di piccole molecole che hanno creato che ospitano specificamente le superfici delle cellule batteriche e innescano una risposta immunitaria. I ricercatori descrivono il loro lavoro in un articolo che sarà pubblicato in Biologia chimica cellulare chiamato:"Immunoterapia sintetica contro i patogeni Gram-negativi".

I coniugati di piccole molecole che hanno creato sono stati assemblati utilizzando la polimixina B (PMB), un antibiotico che si lega intrinsecamente alla superficie dei patogeni Gram-negativi, e gli epitopi antigenici che reclutano gli anticorpi trovati nel siero umano.

"Per colpire questi batteri, ci siamo rivolti a una vecchia classe di antibiotici nota come colistina, "dice Pires. "La colistina è un antibiotico di ultima istanza. Si dà il caso che distrugga i batteri atterrando sulla sua superficie. Abbiamo modificato la colistina con un agente che attrae gli anticorpi sulla superficie dei batteri e abbiamo costruito un composto che uccide direttamente i batteri e allo stesso tempo induce una risposta immunitaria".

Il loro composto prende di mira i batteri patogeni in due modi distinti per generare un vantaggio molto promettente negli agenti immunoterapeutici per i test avanzati. Il team ha condotto esperimenti utilizzando un pannello di agenti patogeni Gram-negativi, Compreso E. coli . Hanno trattato i batteri con i loro composti nel siero umano reale e hanno osservato una significativa diminuzione del numero di batteri vivi.

Questa è una chiara indicazione, dice Pire, che il metodo funziona sfruttando con successo il sistema immunitario per colpire questo pericoloso batterio che causa malattie.

"Con questo pugno uno-due contro questi batteri difficili da uccidere, crediamo che ci sia un grande potenziale per i test in vivo per valutarli ulteriormente, "dice Pire.

La ricerca ha portato il gruppo di Pires in contatto con il collega di Lehigh, Wonpil Im, la cattedra presidenziale dotata di sanità e professore di scienze biologiche e bioingegneria, in modo sinergico, collaborazione interdisciplinare. Io sono, chi è coautore dell'articolo, utilizza la biofisica computazionale per apprendere come gli antibiotici permeano le membrane batteriche e colpiscono i batteri per la distruzione. Il suo gruppo di ricerca ha sviluppato CHARMM-GUI, un programma di ricerca ad accesso aperto che simula sistemi biomolecolari complessi in modo più semplice e preciso di quanto fosse possibile in precedenza. Lo strumento sta diventando sempre più prezioso man mano che sempre più batteri sviluppano resistenza agli antibiotici.

"Durante la fase di ottimizzazione, "dice Pires, "ci siamo collegati con il gruppo di ricerca Im per modellare come la composizione superficiale dei batteri può ostacolare o aiutare l'attivazione del sistema immunitario".

Nella carta, gli autori scrivono:"In conclusione, abbiamo progettato e sintetizzato una classe unica di agenti immunoterapeutici che sfrutta l'impalcatura legante il lipide A delle polimixine per decorare la superficie dei batteri Gram-negativi con apteni. Abbiamo mostrato che i membri più potenti di questo panel innescano l'opsonizzazione di E. coli e P. aeruginosa . Più significativamente, l'agente principale ha indotto l'uccisione basata su CDC di E. coli . La reintroduzione della coda degli acidi grassi che distrugge la membrana ha ripristinato la sua attività antimicrobica intrinseca. Finalmente, abbiamo dimostrato che questo agente può colpire ed etichettare la superficie dei patogeni Gram-negativi in ​​un ospite vivo. Nel futuro, abbiamo in programma di espandere i nostri studi in vivo ad animali complessi per stabilire l'idoneità di questa classe di molecole a combattere le infezioni. Inoltre, esploreremo come la nostra strategia può essere utilizzata per indurre l'innesto di apteni esogeni sulle superfici delle cellule batteriche con l'obiettivo di fornire un controllo più preciso sui livelli di anticorpi".