La dinamica microbica della resistenza agli antibiotici
La comparsa di resistenza agli antibiotici nei batteri ha ridotto enormemente le opzioni terapeutiche a disposizione per il trattamento delle infezioni batteriche. Per affrontare la questione, il progetto EVOTAR (Evolution and transfer of antibiotic resistance), finanziato dall’UE, si è occupato di scoprire i meccanismi implicati nell’evoluzione e nella diffusione della resistenza agli antibiotici in patogeni umani. Il consorzio ha adottato tecnologie diverse, ad esempio il sequenziamento metagenomico completo, selezioni metagenomiche funzionali e piattaforme di cattura dei geni della resistenza, con l’obiettivo di caratterizzare la riserva umana di geni della resistenza agli antibiotici, ovvero il resistoma. Il sequenziamento metagenomico ha rivelato che l’esposizione a lungo termine (cronica) agli antibiotici riduce la ricchezza del microbioma e aumenta l’abbondanza di ARD. Ha chiaramente dimostrato che tale esposizione seleziona specie che possono sopravvivere nella costante presenza di antibiotici dovuta agli ARD che codificano. Le selezioni funzionali hanno scoperto che il ricovero in ospedale e il trattamento antibiotico incidono profondamente in alcuni pazienti, attraverso l’espansione dei loro ARD. Risulta particolarmente importante l’indicazione fornita da alcuni dati secondo cui, dopo sei mesi, l’abbondanza di geni della resistenza agli antibiotici tornano al livello iniziale. Sono stati sviluppati metodi ottimizzati di coltura per l’intestino umano, per catturare una maggioranza rappresentativa delle cellule in un campione. Tali nuove tecnologie di coltura, combinate con il sequenziamento dell’intero genoma, hanno rivelato riserve di organismi resistenti agli antibiotici e geni della resistenza agli antibiotici nel terreno e in ambienti marini. EVOTAR ha anche sviluppato lo strumento PLACNET, per ricostruire plasmidi vettori di geni della resistenza, ricavandoli da dati di sequenza dell’intero genoma, al fine di seguire il percorso della trasmissione e studiare la storia naturale di tali plasmidi. È stato sviluppato un altro metodo per identificare gli ARD in ampi dataset complessi. In tal modo, hanno potuto espandere in modo significativo l’elenco dei geni della resistenza conosciuti. I membri del progetto hanno introdotto nuovi modelli matematici per studiare la trasmissione della resistenza antibiotica da parte dell’ospite. Questi modelli hanno permesso di studiare la diffusione di diverse malattie e la resistenza antibiotica attraverso la rete di ospiti (vale a dire pazienti, ospedali, aziende agricole), e di identificare ospiti che sono a rischio di contrarre infezioni. Il consorzio è riuscito a sviluppare una piattaforma di cattura di geni della resistenza antibiotica, che attualmente comprende 80 000 target di geni della resistenza e geni associati con gli elementi genetici mobili. Questo potrebbe contribuire a interrompere la diffusione della resistenza a un livello di qualità e velocità senza precedenti. EVOTAR ha adottato un nuovo approccio d’intervento e mirava alla somministrazione di un composto che assorbe e inibisce gli antibiotici residui nel colon umano. È stata dimostrata l’ipotesi prevista secondo cui questo approccio riduce al minimo le pressioni selettive che portano alla comparsa della resistenza agli antibiotici e alla perturbazione della flora commensale, senza modificare il destino di assorbimento dell’antibiotico e le sue potenzialità di trattamento dell’infezione per cui è stato somministrato. Nel complesso, EVOTAR ha prodotto nuove informazioni sull’evoluzione, il trasferimento e la comparsa di geni della resistenza. Nuovi modelli in vitro e in vivo forniscono una piattaforma per condurre ulteriori studi sull’efficacia di nuovi approcci di intervento.
Parole chiave
Resistenza agli antibiotici, determinanti della resistenza agli agenti antimicrobici, EVOTAR, metagenomico