Nanodrills batterici e rischi collegati

Un team di scienziati ha rivelato come alcuni batteri nocivi trapanano le nostre cellule per ucciderli. Il loro studio mostra come 'nanodrills' batterici si radunano sulle superfici esterne delle nostre cellule, e formano un primo strato distribuito di nanodrills che poi perforano le membrane esterne delle cellule '. La ricerca, pubblicata sulla rivista eLife, sostiene lo sviluppo di nuovi farmaci che hanno come target il blocco di questo meccanismo, che è coinvolto in gravi malattie. Il team riunisce ricercatori di UCL, Birkbeck, Università di Londra, l'Università di Leicester, e Monash University (Melbourne). A differenza dei trapani da un kit fai da te, che girano e macinano in un  senso attraverso una superficie, i nanodrills batterici non contengono parti rotanti. Piuttosto, essi sono strutture anulari (simili a un occhiello) costruiti su molecole di tossina autoassemblanti. Una volta assemblate, le tossine implementano alcuni batteri nocivi che trapanano le nostre cellule per ucciderle.Lo studio mostra come i 'nanodrills' batterici si radunano sulle superfici esterne delle nostre cellule, e il primo film di questa sorta di anelli,  poi perfora le membrane esterne delle cellule '.   Insieme, i risultati di questo studio forniscono una visione dettagliata di come queste tossine batteriche forano le membrane cellulari. Le istantanee di questo processo riprese da microscopia elettronica mostrano come gli anelli sono strutturati all'inizio e alla fine del processo di perforazione, e le immagini in movimento dall'AFM mostrano il processo come si svolge.
Per determinare come questi anelli sono costruiti, il membro del team, Natalya Dudkina ha dovuto produrre diverse migliaia di immagini di membrane cellulari artificiali, rivestite con le tossine, utilizzando un microscopio elettronico. Dudkina è membro del gruppo di Helen Saibil al Birkbeck, Università di Londra, specializzata in mappatura di strutture biologiche mediante la microscopia elettronica. "Ogni anello è formato da circa 37 copie della molecola di tossina. Ma a parte gli anelli completi, abbiamo anche osservato, anelli incompleti a forma di arco,-  ha detto Dudkina- e il problema che abbiamo avuto, però, era che il nostro metodo può registrare soltanto istantanee del processo di perforazione della membrana,congelate in diverse fasi intermedie." La soluzione a questo problema era di produrre un 'film' di ciò che accade quando le tossine sono poste su una membrana cellulare. Questo è stato realizzato con la  microscopia a forza atomica (AFM) presso il laboratorio di Bart Hoogenboom, sito al London Centre for Nanotechnology ( UCL). L' AFM utilizza un ago ultrafine che sente, più che vedere, una superficie. Questo ago scansiona ripetutamente la superficie per produrre un'immagine in movimento che s'aggiorna abbastanza velocemente, per mostrare come le tossine si muovono sopra la membrana e poi fanno fori nella membrana e come vi affondano . "E 'stato abbastanza spettacolare da guardare, -ha detto Carl Leung, membro del laboratorio di Hoogenboom (UCL)- dopo il montaggio iniziale delle tossine in archi e anelli, queste ultime hanno cominciato a pattinare sulla superficie della membrana. Poi hanno smesso, e allora affondavano nella membrana, ed  hanno iniziato a sputare il materiale  attraverso i fori che avevano praticato, come se fosse la segatura quando si praticano fori nel legno. " Una grande sorpresa per il team è stato il constatare che gli anelli completi non sono necessari per perforare la membrana cellulare: anche i frammenti relativamente corti sono ancora in grado di tagliare e produrre i buchi, anche se sono più piccoli, e di  tenerli aperti, permettendo ai batteri di nutrirsi del contenuto della cellula. L'insieme di questi risultati offrono una visione dettagliata delle modalità con le quali, queste tossine batteriche forano le membrane cellulari. Le istantanee da microscopia elettronica mostrano come gli anelli sono strutturati all'inizio e alla fine del processo di perforazione e, le immagini in movimento prodotte dalla AFM mostrano come si svolge il processo. La scoperta sostiene lo sviluppo di nuovi farmaci in grado di rendere innocui i nanodrills batterici e contribuisce a trattare le malattie in cui sono implicati. Queste malattie includono la polmonite, la meningite e la setticemia. Ricerche approfondite su tali farmaci sono in corso presso l'Università di Leicester, ed hanno fornito anche una forma geneticamente modificata della tossina per aiutare a identificare le diverse fasi del processo di foratura.