I batteri che vivono sugli insetti potrebbero fornire nuovi antibiotici
Molti antibiotici in uso oggi provengono da batteri che vivono nel suolo. Ora, una recente ricerca rivela che i batteri che vivono sugli insetti potrebbero essere più efficaci nel combattere i comuni superbatteri resistenti ai farmaci rispetto ai batteri del suolo.
Gli scienziati dell'Università del Wisconsin-Madison hanno condotto l'indagine più ampia e approfondita mai condotta sull'attività antibiotica dei microbi che vivono sugli insetti.
Un punto culminante del nuovo studio è la scoperta di un nuovo antibiotico nel Cyphomyrmex formica, che è una specie brasiliana che coltiva funghi. I ricercatori hanno chiamato il composto cyphomycin.
Test di laboratorio hanno dimostrato che la cifomicina potrebbe combattere i funghi che hanno sconfitto la maggior parte degli altri antibiotici. Il composto ha anche trattato un'infezione fungina nei topi senza dar luogo a effetti collaterali tossici.
In un recente Nature Communications documento su questi risultati, il team spiega che la mancanza di nuovi antibiotici sta contribuendo alla crescente minaccia globale di infezioni resistenti agli antibiotici.
"Attraverso la nostra valutazione sistematica", osservano gli autori, "mostriamo che i microbiomi di insetti rappresentano una fonte promettente di nuovi prodotti naturali".
La crescente minaccia di resistenza agli antibiotici
La resistenza agli antibiotici si verifica quando batteri, funghi e altri agenti patogeni infettivi non soccombono più ai farmaci che li uccidevano. Invece, continuano a crescere.
Le infezioni dovute a patogeni resistenti agli antibiotici di solito richiedono ricoveri ospedalieri più lunghi e un maggior numero di visite di follow-up da parte dei medici. Inoltre, i trattamenti tendono ad avere costi più elevati e effetti collaterali più tossici.
Nel 2018, l'Organizzazione mondiale della sanità (OMS) ha pubblicato dati di sorveglianza che hanno confermato la gravità della minaccia globale rappresentata dalla resistenza agli antibiotici.
I dati rivelano che, in tutto il mondo, alcune delle infezioni più comuni stanno diventando resistenti ai farmaci.
Negli Stati Uniti, i Centers for Disease Control and Prevention (CDC) stimano che i batteri resistenti agli antibiotici infettano almeno 2 milioni di persone e causano 23.000 decessi ogni anno.
Una delle principali preoccupazioni riguardo alla crisi globale della resistenza agli antibiotici è che i tipi e il numero di nuovi farmaci in cantiere non saranno sufficienti per superare la minaccia.
L'OMS ha ripetuto il suo avvertimento al riguardo in un rapporto del 2017. L'agenzia globale ha affermato che la maggior parte dei 51 antibiotici in fase di sviluppo clinico erano "modifiche di classi esistenti di antibiotici" e avrebbero offerto solo soluzioni a breve termine.
Tanti batteri negli insetti quanti nel suolo
La maggior parte dei tipi di antibiotici in uso oggi provengono da Streptomyces batteri, un genere di grandi dimensioni che ha iniziato ad evolversi circa 400 milioni di anni fa.
In quel periodo, Streptomyces le specie si sono evolute e si sono adattate a diversi habitat, come il suolo e gli insetti. La chimica nei composti prodotti dai batteri riflette le loro discendenze divergenti.
Studi genetici hanno dimostrato che solo un ceppo di Streptomyces potrebbe potenzialmente produrre decine di composti simili a quelli già in uso come antibiotici. Inoltre, i batteri contengono un numero enorme di "set di geni biosintetici rilevanti".
Per questi motivi, gli scienziati stanno studiando intensamente Streptomyces batteri con l'aspettativa di scoprire nuovi farmaci per combattere la resistenza agli antibiotici.
Tuttavia, gli autori del nuovo studio sottolineano che cerca nuovi antibiotici nel suolo Streptomyces "Riscoprire in gran parte composti noti." Notano anche che nessuno studio ha cercato sistematicamente i microbiomi. Quindi, hanno scelto di concentrarsi Streptomyces negli insetti.
Hanno raccolto più di 2.500 specie di insetti, che vanno da formiche, api e mosche a coleotteri, falene, farfalle e altro ancora. Circa un terzo proveniva da regioni con un clima temperato, un altro terzo dai tropici e il resto da zone più fredde, come l'Artico.
I ricercatori osservano che, contrariamente al "presupposto prevalente" che Streptomyces le specie sono più abbondanti nel suolo, i loro risultati suggeriscono che i batteri sono altrettanto abbondanti negli insetti.
I batteri degli insetti sono più potenti
Gli insetti hanno prodotto più di 10.000 ceppi di batteri da testare. I ricercatori hanno anche esaminato 7.000 ceppi provenienti dal suolo e dalle piante.
È seguita una batteria di test molto potente e intensa, che ha coinvolto più di 50.000 prove in totale.
Il team ha testato quanto bene ogni ceppo di Streptomyces è stato in grado di fermare la crescita di 24 diversi tipi di germi, inclusi alcuni che possono causare gravi danni, come il superbatterio resistente alla meticillina Staphylococcus aureus (MRSA).
I risultati lo hanno dimostrato Streptomyces i ceppi che provenivano dagli insetti erano in grado di combattere batteri e funghi infettivi in modo più potente rispetto ai ceppi che provenivano dal suolo o dalle piante.
Il team ha anche testato alcuni dei ceppi più promettenti nei topi. Questi ceppi erano molto efficaci nell'uccidere le infezioni batteriche e fungine e solo pochi avevano effetti collaterali tossici.
In un'altra parte dello studio, i ricercatori si sono concentrati sulla cifomicina, un composto antifungino in cui avevano trovato Streptomyces batteri sul brasiliano Cyphomyrmex formica che cresce funghi.
Dopo aver analizzato la struttura chimica della cifomicina, l'hanno purificata e hanno dimostrato che poteva trattare candida albicans nei topi. C. albicans è un fungo che comunemente infetta le persone con un sistema immunitario indebolito. Il composto sembrava anche avere pochi effetti collaterali tossici nei topi.
Lascia che gli insetti "facciano la ricerca"
Il team non è stato sorpreso di scoprire che gli insetti potrebbero essere una ricca fonte di nuovi antibiotici. La sopravvivenza degli insetti dipende dalla coevolversi con i microbi che aiutano a combattere gli agenti patogeni che si stanno evolvendo.
I ricercatori sottolineano anche che poiché i batteri si sono evoluti insieme agli insetti, potrebbero offrire due vantaggi. In primo luogo, hanno meno probabilità di essere tossici e, in secondo luogo, potrebbero essere efficaci contro i patogeni resistenti ai farmaci.
"Gli insetti stanno facendo la ricerca per noi", dice Cameron R. Currie, professore di batteriologia e autore senior dello studio.
Lui ei suoi colleghi concludono:
“La promessa di insetti associati Streptomyces come nuova fonte di antimicrobici ha il potenziale per rinvigorire le condotte di scoperta antibatteriche e antimicotiche stagnanti ".
