Costantemente e inesorabilmente, il batterio che causa la gonorrea è sfuggito alle difese della medicina, acquisire resistenza a farmaci una volta affidabili, compresa la penicillina, tetraciclina, e ciprofloxacina. Questi ex sostenitori non sono più usati per curare la malattia a trasmissione sessuale.

Nel 2010, dopo alcuni ceppi di Neisseria gonorrhoeae , il batterio responsabile della gonorrea, ha iniziato a mostrare resistenza a una delle ultime classi di antibiotici rimaste, i Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie hanno iniziato a raccomandare "una doppia terapia, " il che significa che i medici ora prescrivono due farmaci contemporaneamente per combattere la gonorrea. Attualmente, quei due farmaci sono ceftriaxone, un membro della classe degli antibiotici delle cefalosporine, e azitromicina.

Con i timori crescenti che la gonorrea possa violare queste ultime difese, il lavoro di ricercatori come il cristallografo Christopher Davies, dottorato di ricerca, è fondamentale.

"Stiamo osservando a livello molecolare gli eventi che hanno preoccupato tutti là fuori nelle cliniche, " ha detto Davies, professore presso il Dipartimento di Biochimica e Biologia Molecolare e direttore del MUSC Center for Structural Biology.

Il team di Davies ha appena pubblicato un articolo che mostra come le cefalosporine legano e inattivano una proteina gonococcica chiamata proteina 2 legante la penicillina (PBP2). Guidato dal borsista postdottorato Avinash Singh, dottorato di ricerca, i ricercatori hanno mostrato che la proteina subisce cambiamenti strutturali chiave, compresa la torsione e il rotolamento di un anello per legare l'antibiotico, che potenziano la reazione con le cefalosporine. Senza questi cambiamenti, la proteina reagirebbe molto più lentamente con l'antibiotico.

Davies ha spiegato che tutti gli antibiotici funzionano mirando a funzioni essenziali in un particolare insetto. Le cefalosporine agiscono attaccando la parete cellulare batterica.

Normalmente, PBP2 si muove lungo la membrana citoplasmatica della cellula batterica, raggiungendo lo spazio tra la membrana citoplasmatica e la membrana esterna, alla ricerca di peptidi a cui legarsi. La proteina unisce i peptidi per creare una rete, proprio come un sacchetto di cipolle al supermercato, ha detto Davies. Ma gli antibiotici intervengono per legarsi alla proteina prima che possa raggiungere un peptide.

"La proteina cammina normalmente intorno allo strato di membrana, ma il suo sito attivo è bloccato dall'antibiotico, quindi tutte quelle potenziali interazioni con il substrato peptidico sono infruttuose, " ha detto Davies.

Con la proteina fuori uso e senza costruire la mesh, iniziano a comparire dei buchi nella parete cellulare. Il citoplasma inizia a fuoriuscire, e la cellula scoppia e muore, ha detto Davies.

Eppure i ceppi resistenti, che sono stati identificati in Giappone, Francia, Spagna e più recentemente in Canada, eludere l'azione letale delle cefalosporine impedendo all'antibiotico di legarsi alla proteina bersaglio. Il modo in cui riescono a raggiungere questo obiettivo è uno degli obiettivi principali della ricerca di Davies.

Ci sono 60 mutazioni sulla proteina PBP2 nei ceppi resistenti della gonorrea. Il team di Davies ha identificato sei mutazioni che sono alla radice della resistenza e sta esaminando come le mutazioni cambiano il modo in cui la proteina reagisce agli antibiotici.

Una volta che i ricercatori hanno capito come le mutazioni impediscono agli antibiotici di svolgere il loro lavoro, nuovi farmaci possono essere sviluppati, ha detto Davies. Sapere quali mutazioni sono importanti può anche consentire lo sviluppo di un test diagnostico per dire ai medici se un particolare paziente ha un ceppo resistente e, perciò, quali farmaci prescrivere.

Davies ha detto che sembra che le mutazioni limitino la flessibilità della proteina, prevenire i cambiamenti strutturali necessari per legare l'antibiotico. Che innesca un nuovo mistero. Se quei movimenti sono fondamentali per il suo compito di legarsi ai peptidi e costruire la rete che mantiene intatta la parete cellulare, come possono le mutazioni bloccare l'antibiotico ma permettere comunque la normale reazione? "Questo è l'aspetto più affascinante della nostra ricerca, " ha detto Davies.

"È una funzione essenziale, quindi le mutazioni non possono cambiare troppo la proteina. Deve essere in grado di discriminare. Discriminare un antibiotico pur mantenendo il normale legame e la reazione con il loro substrato è un delicato atto di bilanciamento che devono negoziare, " Egli ha detto.

Questo atto di bilanciamento potrebbe essere la ragione per cui la gonorrea resistente agli antibiotici non si è diffusa così rapidamente come previsto.

"C'è un costo di fitness. Non funzionano abbastanza bene come le loro controparti sensibili, ed è probabilmente per questo motivo che non si stanno diffondendo così velocemente come la gente temeva, " ha detto Davies.

Sebbene la gonorrea di tipo resistente non si stia diffondendo così rapidamente come temevano i funzionari della sanità pubblica, ci sono stati aumenti nel numero di casi di gonorrea suscettibile, così come altre malattie sessualmente trasmissibili.

Le diagnosi di gonorrea sono aumentate del 67% tra il 2013 e il 2017, Secondo il centro per la prevenzione e il controllo delle malattie.

"Ci aspettiamo che la gonorrea finirà per consumare il nostro ultimo antibiotico altamente efficace, e sono urgentemente necessarie ulteriori opzioni di trattamento, " ha detto Gail Bolan, M.D., direttore della Divisione di prevenzione delle malattie sessualmente trasmissibili del CDC, quando ha pubblicato quelle cifre.

La Carolina del Sud ha il quarto più alto tasso di gonorrea, secondo un'analisi dei numeri CDC da parte degli Health Testing Centers, un servizio di analisi di laboratorio.

Lo specialista in malattie infettive del MUSC Eric Meissner, M.D., dottorato di ricerca, ha detto che non è del tutto chiaro il motivo per cui i tassi di malattie sessualmente trasmissibili sono in aumento.

"Sappiamo che ci sono interventi comprovati che gli individui possono usare, compreso l'uso regolare del preservativo, che riducono notevolmente le probabilità di contrarre una malattia a trasmissione sessuale. Quindi l'aumento dei tassi di malattie sessualmente trasmissibili suggerisce che c'è bisogno di più interventi di sanità pubblica e istruzione, " Egli ha detto.

Sebbene la gonorrea non sia fatale, può causare problemi per tutta la vita se non trattata, compresa l'infertilità e la predisposizione ad altre malattie sessualmente trasmissibili, come l'HIV.

"Una cosa importante che le persone sappiano è che puoi avere la gonorrea e non avere sintomi, quindi non puoi fare affidamento solo sull'assenza di sintomi per rassicurare che tu o il tuo partner sessuale non avete la gonorrea, " Meissner ha detto. "Le persone sessualmente attive a rischio di esposizione alla gonorrea dovrebbero sottoporsi a test regolari".

Nel frattempo, Davies e il suo team stanno continuando il loro lavoro in laboratorio. Il prossimo passo è capire come la proteina possa ancora svolgere la sua normale funzione essenziale eludendo gli antibiotici. Il gruppo ha alcune idee che metterà alla prova, Egli ha detto.

Meissner ha detto che la resistenza agli antibiotici è preoccupante per i medici della clinica.

"Anche se il ceppo specifico che il dottor Davies sta studiando è raro, è importante notare che l'emergere di resistenza nella gonorrea è una vera preoccupazione, "Ha detto Meissner.