Ogni anno, almeno 2,8 milioni di americani contraggono un’infezione resistente agli antibiotici e più di 35.000 muoiono di conseguenza. La resistenza agli antibiotici si verifica quando batteri e altri microbi sviluppano la capacità di sopravvivere all’esposizione agli antibiotici. Alcuni dei batteri resistenti agli antibiotici più preoccupanti, come lo Staphylococcus aureus resistente alla meticillina (MRSA), che può causare gravi infezioni cutanee, e le Enterobacteriaceae resistenti ai carbapenemi (CRE), che possono causare gravi polmoniti e infezioni del tratto urinario, sono diventati così resistenti al punto da essere praticamente incurabili con gli antibiotici convenzionali.
“La resistenza agli antibiotici è una delle minacce più gravi per la salute pubblica globale”, ha affermato il fisico di Argonne Vitali Prakapenka. “I nostri risultati forniscono nuove speranze per lo sviluppo di antibiotici più efficaci”.
I ricercatori hanno utilizzato una tecnica a raggi X chiamata cristallografia seriale al femtosecondo, o SFX, per catturare istantanee di un enzima, noto come beta-lattamasi, nell’atto di distruggere un antibiotico. SFX è particolarmente adatto per catturare immagini a livello atomico di molecole in azione.
“Abbiamo catturato l’enzima nel bel mezzo della reazione, il che ci ha permesso di identificare i passaggi cruciali nel processo di distruzione degli antibiotici”, ha affermato Prakapenka, che ha guidato il gruppo di ricerca con scienziati presso il Centro per i materiali su scala nanometrica di Argonne, un DOE Office of Science User Facility. “Abbiamo scoperto che l’antibiotico potrebbe effettivamente rimanere bloccato nel sito attivo dell’enzima, creando una sorta di ingorgo molecolare e arrestando il processo distruttivo”.
Con queste nuove conoscenze, i ricercatori ritengono che potrebbe essere possibile sviluppare antibiotici specificamente progettati per rimanere bloccati nel sito attivo dell’enzima, bloccando così la distruzione dell’antibiotico e uccidendo i batteri.
Il gruppo di ricerca sta ora lavorando per sviluppare nuovi antibiotici sulla base dei risultati ottenuti. Stanno inoltre studiando altri enzimi resistenti agli antibiotici per identificare ulteriori vulnerabilità che potrebbero essere sfruttate per sviluppare nuovi antibiotici.
"La nostra speranza è che la nostra ricerca porti allo sviluppo di nuovi antibiotici in grado di superare la resistenza e salvare vite umane", ha affermato Prakapenka.
La ricerca è stata finanziata dal DOE Office of Science e dal National Institutes of Health.
