Ama il tuo prossimo: come i batteri cooperano contro una minaccia antibiotica
La Commissione europea ha dichiarato la resistenza agli antibiotici una delle principali sfide socioeconomiche. Prove emergenti indicano che il settore ambientale contribuisce alla diffusione della resistenza agli antibiotici, ma i meccanismi rimangono poco conosciuti. I batteri delle acque reflue sono ben noti per collegare i settori umano, animale e ambientale, per cui risulta fondamentale capire in quale modo la resistenza agli antibiotici si diffonde per poi circolare di nuovo verso la popolazione umana.
Delineare l’interazione batterica nei biofilm
Lo scopo del progetto SHARE_WW era quello di studiare come batteri che crescono insieme in comunità 3D specializzate note come biofilm contribuiscono alla trasmissione di geni di resistenza. La ricerca è stata condotta con il supporto del programma Marie Skłodowska Curie e ha coinvolto la co-coltura di quattro diversi batteri per generare biofilm multi-specie. «In natura, i batteri non vivono da soli, come singole cellule, ma in città microbiche, come vicini, interagendo tra loro in modo amichevole o competitivo», spiega Ana Filipa Silva, borsista di ricerca Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA). Il lavoro si è concentrato sulla resistenza ai beta-lattamici, una classe di antibiotici ampiamente utilizzata, attualmente sfruttata come ultima risorsa negli ospedali per il trattamento di infezioni multiresistenti. È stato documentato che i batteri rilevati nelle acque reflue degradano i beta-lattamici attraverso la produzione di enzimi beta-lattamasi che scindono la molecola chimica dell’antibiotico, rendendola inefficiente. Per ottenere una migliore comprensione della relazione tra la produzione di biofilm e la resistenza ai beta-lattamici, Silva ha approfondito l’impatto dell’antibiotico sull’organizzazione batterica nella matrice del biofilm. Ha scoperto che i batteri che hanno preferito i vicini e i biofilm sono più stabili quando viene stabilita la cooperazione. In presenza di una minaccia antibiotica, la produzione di matrice di biofilm aumenta per racchiudere i batteri sensibili e i loro vicini in una matrice densa e protettiva. Se sono presenti batteri resistenti agli antibiotici, i geni di resistenza vengono trasferiti alle specie sensibili per proteggerle dall’antibiotico. Inoltre, le specie resistenti sembrano secernere nell’ambiente circostante l’enzima responsabile della degradazione degli antibiotici, offrendo così un ulteriore livello di protezione ai loro vicini sensibili.
Mirare ai vicini: un approccio alternativo per affrontare la resistenza agli antibiotici
Collettivamente, il lavoro del progetto SHARE_WW ha fornito conoscenze fondamentali sui biofilm resistenti ai beta-lattamici nel quadro ambientale. «È importante sottolineare che il nostro lavoro ha svelato l’importanza di tutti i batteri presenti nei biofilm, quelli sensibili e quelli resistenti agli antibiotici, nella diagnosi e nel trattamento clinici», sottolinea Silva. I batteri nei biofilm generano una comunità cooperante contro la minaccia antibiotica, con i batteri resistenti che condividono geni ed enzimi di resistenza mentre le specie sensibili sfruttano una matrice di biofilm protettiva. La comprensione delle condizioni e dei meccanismi alla base di tali eventi alimenterà la ricerca futura sulle strategie per eliminare la resistenza agli antibiotici dalle acque reflue. Inoltre, queste informazioni hanno il potenziale per spostare l’attenzione delle terapie dal prendere di mira solo i batteri resistenti agli antibiotici all’elaborazione di strategie contro tutte le specie presenti in un biofilm. I WWTP hanno già mostrato interesse per i risultati di SHARE_WW e stanno lavorando per incorporare le conoscenze per sviluppare trattamenti delle acque su misura, soprattutto quando l’effluente trattato viene riciclato per attività antropogeniche.
Parole chiave
SHARE_WW, batteri, biofilm, resistenza agli antibiotici, acque reflue, beta lattamico, beta-lattamasi
