Il sistema di autodistruzione nei batteri della tubercolosi può portare a un 'farmaco perfetto'
Una nuova ricerca esplora la struttura di un meccanismo autodistruttivo naturale contenuto nel batterio che causa la tubercolosi negli esseri umani. Lo sfruttamento di questo meccanismo utilizzando queste nuove scoperte potrebbe presto portare a trattamenti migliori.
Negli Stati Uniti, nel 2017 si sono verificati più di 9.000 casi di tubercolosi (TB).
Sebbene gli Stati Uniti abbiano uno dei tassi di tubercolosi più bassi al mondo, la malattia rimane una delle 10 principali cause di morte in tutto il mondo.
In effetti, l'Organizzazione mondiale della sanità (OMS) stima che circa 10 milioni di persone hanno avuto la tubercolosi nel 2017 e che 1,6 milioni di persone sono morte di conseguenza.
Nel tentativo di ideare farmaci più efficaci contro la tubercolosi, un team internazionale di ricercatori ha deciso di studiare un sistema tossina-antitossina che il batterio della tubercolosi contiene naturalmente.
Gli scienziati - guidati da Annabel Parret, del Laboratorio europeo di biologia molecolare di Amburgo, in Germania - spiegano il loro impegno e dettagliano le loro scoperte nella rivista Cellula molecolare.
Studio del sistema "tossina-antitossina"
Come spiegano Parret e il suo team nel loro articolo, le cellule batteriche hanno spesso un sistema tossina-antitossina che gioca un ruolo importante nel modo in cui i batteri rispondono e si adattano alle condizioni di stress. Tali condizioni includono la fame o il trattamento con antibiotici.
Il sistema comprende una proteina tossica e un "antidoto" o antitossina neutralizzante le tossine. " In condizioni normali, l'antitossina blocca l'attività della tossina. Tuttavia, in circostanze stressanti, come durante il trattamento antibiotico, l'antitossina si rompe rapidamente e la tossina viene attivata.
Il genoma di Mycobacterium tuberculosis ha circa 80 gruppi di geni. Di questi, tre geni codificano per antitossine essenziali per la vita e il buon funzionamento del batterio.
Quindi, Parret e colleghi hanno ingrandito le tossine che completerebbero questi tre geni codificanti l'antitossina nella speranza che potessero "sfruttarli" "per lo sviluppo di nuove terapie anti-TB".
Più specificamente, i ricercatori hanno attinto da studi precedenti e hanno scelto di concentrarsi su uno solo di questi tre sistemi tossina-antitossina.
Hanno scelto questo particolare sistema perché qui l'effetto della tossina è molto più forte che in altri sistemi: se l '“antidoto” non è presente, la tossina uccide semplicemente il batterio della tubercolosi.
Quindi, gli scienziati hanno esaminato la struttura di questo sistema. Come spiega Parret, "Il nostro obiettivo era vedere la struttura del sistema [tossina-antitossina], in modo da poter provare a capirlo e persino a manipolarlo".
Verso "il farmaco perfetto per la tubercolosi"
Gli scienziati hanno scoperto che la struttura di questo sistema è molto simile alle tossine del colera e della difterite. "Sembra un diamante ed è molto stabile", afferma il coautore dello studio Matthias Wilmanns.
Utilizzando un modello murino di infezione da TB e trattamento antibiotico, hanno studiato il comportamento del sistema tossina-antitossina.
Hanno rivelato che quando la tossina si separa dal suo antidoto, diventa attiva e inizia a "consumare" le molecole di NAD +, che sono metaboliti cellulari indispensabili per la vita della cellula.
Alla fine, la progressiva degradazione delle molecole uccide tutte le cellule batteriche, una ad una. I ricercatori sperano di sfruttare questo meccanismo naturale di autodistruzione per creare nuovi farmaci anti-TB più efficaci.
Infatti, spiega Parret, "i nostri collaboratori a Tolosa erano già in grado di prolungare la vita dei topi infettati dalla tubercolosi attivando la tossina in modo controllato".
“Se troviamo molecole in grado di interrompere il sistema [tossina-antitossina] - e quindi innescare la morte cellulare - nei pazienti con tubercolosi, quello sarebbe il farmaco perfetto […]. Se avremo successo, questo potrebbe essere un nuovo approccio per il trattamento della tubercolosi e di altre malattie infettive ".
Annabel Parret
