Gli Escherichia coli usati come fabbriche per produrre antibiotici più efficaci sui batteri resistenti

Dischi filtranti per la coltura di Escherichya Coli

I dischi filtranti bianchi come azienda che produce antibiotici siedono sulla capusula di Petri come abitazioni per erogare eritromicina a Bacillus subtilis resistente . I dischi filtranti cerchiati in rosso in possesso di nuove forme di eritromicina creato da University di ricercatori di Buffalo, e l'alone scuro intorno a loro indica che il farmaco è migrato fuori per uccidere i batteri.

Come un produttore di latte tende ad allevare una mandria di mucche per la produzione di latte, i ricercatori tendono ad allevare colonie di batteri Escherichia coli ( E. coli) per produrre nuove forme di antibiotici – tre di essi già sono promettenti  verso i batteri resistenti ai farmaci da combattimento.

La ricerca, pubblicata sulla rivista Anticipi di scienza, è stata guidata da Blaine A. Pfeifer, professore associato di ingegneria chimica e biologica presso l'Università di Buffalo -Scuola di Ingegneria e Scienze Applicate-. La sua squadra comprendeva Guojian Zhang, Yi Li e Lei Fang,che hanno operato presso il dipartimento di Chimica e Ingegneria Biologica .Per più di un decennio, Pfeifer, ha studiato come ingegnere il batterio E. coli allo scopo di generare nuove varietà di eritromicina, un popolare antibiotico. Nel nuovo studio, insieme  ai suoi colleghi, riferisce che hanno fatto questo con successo, sfruttando E. coli  capace di sintetizzare decine di nuove forme del farmaco con una struttura leggermente diversa rispetto alle versioni esistenti. Tre di queste nuove varietà di eritromicina, hanno ucciso con successo batteri della specie Bacillus subtilis che erano resistenti alla forma originale di eritromicina, usata in clinica.                                                                                                                        ”Siamo concentrati nel tentativo di trovare nuovi antibiotici ,- ha detto Pfeifer, - che possono superare la resistenza agli antibiotici, e questo è stato un importante passo avanti. Non solo abbiamo creato nuovi analoghi di eritromicina, ma -ha detto- anche sviluppato una piattaforma per l'utilizzo di E. coli capace di  produrre varietà dell’antibiotico. Questo apre la porta alle possibilità di ingegneria supplementari in futuro; potrebbe portare ad ancora di più nuove forme del farmaco “.Lo studio è particolarmente importante con la resistenza agli antibiotici in aumento. Eritromicina è usato per trattare una varietà di malattie, dalla polmonite e pertosse alla pelle e infezioni del tratto urinario.

E. coli utilizzato come nuova fabbrica per produrre nuove molecole di eritromicina

Ottenere E. coli per produrre nuovi antibiotici è stato una sorta di Santo Graal per i ricercatori sul campo .Questo perché E. coli cresce rapidamente,  accelera passaggi sperimentali e aiuti gli sforzi per sviluppare e aumentare la produzione di farmaci. La specie accetta anche nuovi geni in modo relativamente semplice, e ciò lo rende un ottimo candidato per l'ingegneria genetica. Mentre le notizie spesso si concentrano sui pericoli di E. coli , la maggior parte dei tipi di questo batterio sono in realtà innocui, compresi quelli utilizzati dal team di Pfeifer in laboratorio. Nel corso degli ultimi undici anni, la ricerca di Pfeifer si è concentrata sulla manipolazione di E. coli in modo che l'organismo produca tutti i materiali, necessari per la creazione di eritromicina. Si può pensare a questo come la conservazione di una fabbrica con tutte le parti necessarie e le attrezzature per la costruzione di una macchina o di un aereo. Con quella fase della completa ricerca, Pfeifer si è ora rivolto al prossimo obiettivo: ottimizzare il modo in cui la sua ingegneria su E. coli che produca eritromicina in modo che il farmaco prodotto sia leggermente diverso rispetto alle versioni utilizzate oggi negli ospedali. Questo è il tema della nuova ricerca. Il processo di creazione di eritromicina inizia con tre elementi di base chiamati precursori metabolici - composti chimici che vengono combinati e manipolati attraverso un processo simile alla linea di assemblaggio per formare il prodotto finale, eritromicina.                                                                                                                                            Per costruire nuove varietà di eritromicina con una forma leggermente diversa, gli scienziati possono teoricamente colpire qualsiasi parte di questa linea di montaggio, utilizzando varie tecniche per apporre parti con strutture che si discostano leggermente dalle originali. (In una catena di montaggio per automobili, questo sarebbe come l’avvitamento su una maniglia con una forma leggermente diversa). Nel nuovo studio, il team di Pfeifer si è focalizzato su un punto nel processo di costruzione che aveva precedentemente ricevuto scarsa attenzione da parte dei ricercatori, un passaggio verso la fine del processo. I ricercatori hanno focalizzato l’attenzione sull'uso di enzimi per collegare 16 differenti forme delle molecole di zucchero ad una molecola chiamata 6-deoxyerythronolide B. Ciascuna di queste molecole di zucchero è stato assemblata con successo, portando, alla fine della linea di assemblaggio, ad oltre 40 nuovi analoghi di eritromicina - tre dei quali ha mostrato una capacità di combattere i batteri resistenti all'eritromicina in esperimenti di laboratorio.”Il sistema creato è sorprendentemente flessibile, -ha detto Pfeifer- e questa è una delle grandi sue capacità. Abbiamo stabilito una piattaforma per l'utilizzo di E. coli per produrre eritromicina, e ora che ce l'abbiamo, possiamo iniziare ad alterarla in modo nuovo”.