Quando ti ammali, vuoi il trattamento giusto in fretta. Ma alcuni microbi infettivi sono esperti nell'eludere i farmaci antibatterici progettati per combatterli.

Un nuovo test semplice ed economico sviluppato dai ricercatori della UC Berkeley può diagnosticare i pazienti con ceppi di batteri resistenti agli antibiotici in pochi minuti. La tecnica potrebbe aiutare i medici a prescrivere gli antibiotici giusti per ogni infezione, e potrebbe aiutare a limitare la diffusione di "superbatteri resistenti agli antibiotici, "che uccidono fino a 700, 000 persone in tutto il mondo ogni anno.

"Le organizzazioni sanitarie di tutto il mondo stanno supportando lo sviluppo di strumenti che identificano specificamente i patogeni resistenti agli antibiotici perché sono disponibili test limitati che possono farlo rapidamente, " disse Tara de Boer, un borsista post-dottorato presso il College of Engineering dell'UC Berkeley. "Il nostro test è semplice e ci fornisce informazioni in tempi brevi."

La prova, soprannominato RILEVAMENTO, individua le firme molecolari dei batteri resistenti agli antibiotici direttamente nei campioni di urina. A differenza di altre tecniche attualmente sul mercato, DETECT non richiede strumentazione costosa ed è abbastanza semplice da poter essere applicato in un ambiente point-of-care.

"In teoria, DETECT ti consentirà di diagnosticare infezioni batteriche resistenti agli antibiotici in uno studio medico semplicemente raccogliendo l'urina e mescolandola con i reagenti DETECT, " disse Niren Murthy, un professore di ingegneria a Berkeley.

"Le infezioni resistenti ai farmaci sono una pandemia silenziosa che in realtà uccide più persone ogni anno di Zika o Ebola, " ha detto Lee Riley, professore di epidemiologia e malattie infettive presso la School of Public Health dell'UC Berkeley. "Più velocemente puoi iniziare il farmaco giusto, migliori sono le possibilità di sopravvivenza o di evitare complicazioni".

Lo studio, condotto nell'ambito del Consorzio per la ricerca sui batteri resistenti agli antimicrobici (CRARB), che comprende ricercatori di Berkeley presso il College of Engineering e la School of Public Health, appare sulla copertina del 18 ottobre del giornale ChemBioChem .

Tritare gli antibiotici

Molti comuni antibiotici di prima generazione, compresa la penicillina, amoxicillina e ampicillina, si basano su una struttura molecolare chiamata beta-lattame, che impedisce ai batteri di costruire pareti cellulari, rendendo impossibile la crescita e la riproduzione dei microbi.

Però, poiché l'uso di questi antibiotici è aumentato vertiginosamente negli ultimi 80 anni, alcuni batteri infettivi, compresi i ceppi di E. coli, Salmonella e Shigella, si sono evoluti per produrre enzimi chiamati beta-lattamasi che sminuzzano questi antibiotici e li rendono inutili.

DETECT funziona identificando la presenza di beta-lattamasi nei campioni di urina. "Quello che fa la nostra tecnologia è rilevare le molecole che stanno effettivamente scomponendo gli antibiotici, " ha detto de Boer.

Sebbene la tecnica di base per rilevare le beta-lattamasi sia già stata sviluppata, non è abbastanza sensibile da individuare le concentrazioni relativamente piccole di beta-lattamasi nei campioni dei pazienti. Perché questa tecnica funzioni, i batteri di un campione di un paziente devono prima essere coltivati ​​in laboratorio, che può richiedere da due a tre giorni, abbastanza a lungo da consentire a una semplice infezione batterica come un'infezione del tratto urinario di invadere i reni o il sangue.

La tecnica DETECT utilizza una reazione a catena enzimatica per aumentare il segnale delle beta-lattamasi di un fattore 40, 000, sufficientemente alto da consentire la rilevazione della presenza di questi enzimi nei campioni di urina. Con RILEVARE, un paziente che risulta positivo a un'infezione resistente agli antibiotici di prima generazione può essere immediatamente trattato con un antibiotico più potente o un agente alternativo.

Il team ha testato DETECT su 40 campioni di urina raccolti da pazienti sospettati di avere un'infezione del tratto urinario, e ha scoperto che circa un quarto di loro aveva infezioni resistenti agli antibiotici.

"DETECT ti dice non solo chi ha infezioni resistenti agli antibiotici, ma ti dice anche chi potrebbe essere trattato con antibiotici di prima generazione, permettendoti di risparmiare antibiotici di fascia alta e rallentare la diffusione della resistenza ai farmaci, " disse Murthy.

Dal laboratorio allo studio medico

DeBoer sta ora collaborando con medici e specialisti di laboratorio clinico negli ospedali per progettare dispositivi basati su DETECT di facile utilizzo per ambienti medici specifici.

"Ognuno ha esigenze diverse in ospedale, " ha detto de Boer. "In questo momento abbiamo molti progetti, ma quello che stiamo facendo è consentire all'uso previsto di definire come sarà il design".

Per esempio, strumenti diagnostici che funzionano bene in un ambulatorio potrebbero non essere altrettanto convenienti per i medici che lavorano in un pronto soccorso, ha detto de Boer.

Con l'aiuto dell'incubatore di start-up CITRIS Foundry dell'UC Berkeley, de Boer ha co-fondato una società, Diagnostica BioAmp, che sta lavorando per commercializzare la tecnologia in un dispositivo diagnostico rapido.

Il team sta continuando a perfezionare la sua tecnica di amplificazione del segnale enzimatico nella speranza di poterla presto applicare per rilevare ceppi specifici di batteri e batteri nel sangue.

"Penso che siamo sul punto di renderlo applicabile in un ambiente ospedaliero, " ha detto Riley.