Come si sviluppa nell'intestino la resistenza batteria agli antibiotici

Scienziati dell'Università ITMO e del Centro di Medicina Fisica e Chimica hanno sviluppato un algoritmo in grado di tracciare la diffusione dei geni di resistenza agli antibiotici, nel DNA del microbiota intestinale e, hanno rivelato ulteriori prove del trasferimento di geni di resistenza tra diverse specie batteriche. Il metodo può non solo contribuire allo sviluppo di schemi terapeutici efficaci, ma anche frenare la diffusione dei superbatteri

Un gruppo di superbatteri

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Hai mal di gola? Il medico può scrivere una rapida prescrizione per la penicillina o l'amoxicillina e, con il colpo di penna, aiuta a ridurre la salute pubblica e la salute futura aiutando i batteri a sviluppare resistenza agli antibiotici. È giunto il momento di sviluppare alternative agli antibiotici per le piccole infezioni, secondo un nuovo documento di riflessione degli scienziati del Georgia Institute of Technology, e di farlo rapidamente. È stato ampiamente riportato che i batteri si evolveranno per rendere gli antibiotici per lo più inefficaci entro la metà del secolo, e le attuali strategie per compensare le carenze previste non hanno funzionato.

Un possibile problema è che le strategie di sviluppo dei farmaci si sono concentrate sulla sostituzione degli antibiotici in infezioni estreme, come la sepsi, in cui ogni minuto senza un farmaco efficace aumenta il rischio di morte. Ma il processo evolutivo che porta avanti la resistenza agli antibiotici non accade quasi altrettanto spesso in quelle grandi infezioni come nella moltitudine di piccoli come sinusite, tonsillite, bronchite e infezioni della vescica, hanno detto i ricercatori della Georgia Tech .

"Le prescrizioni di antibiotici contro quei piccoli disturbi ,-ha detto Sam Brown, professore associato alla Scuola di Scienze Biologiche della Georgia Tech - rappresentano circa il 90 per cento dell'uso di antibiotici, e quindi sono probabilmente il principale motore dell'evoluzione della resistenza". I batteri che sopravvivono a queste tante piccole battaglie contro gli antibiotici crescono in forza e numeri per diventare eserciti formidabili in grandi infezioni, come quelle che colpiscono dopo l'intervento chirurgico.

"Potrebbe essere più sensato somministrare antibiotici meno spesso -ha detto ancora Brown, specializzato nell'evoluzione dei microbi e nella virulenza batterica- e preservare la loro efficacia per quando sono davvero necessari. E sviluppare trattamenti alternativi per le piccole infezioni ".

Negli ultimi anni, la diffusione della resistenza agli antibiotici è diventata un problema sanitario globale. Come conseguenza dell'uso eccessivo di antibiotici in medicina e in agricoltura, il microbiota intestinale accumula geni di resistenza agli antibiotici nel suo DNA o metagenoma. Da un lato, questi geni aiutano la normale flora a sopravvivere. Tuttavia, d'altra parte, studi recenti mostrano che il microbiota intestinale

E.Coli nell'intestino umano

è in grado di condividere i geni di resistenza con i patogeni, rendendoli così resistenti alle terapie disponibili. In questa luce, lo studio su come i geni della resistenza si diffondano diventa particolarmente importante.

I programmatori dell'Università ITMO con il Centro di ricerca di fisica e chimica hanno sviluppato un algoritmo chiamato MetaCherchant che consente di esplorare l'ambiente del gene della resistenza ai farmaci e di vedere come cambia in base alle specie di batteri. "Abbiamo creato uno strumento che consente agli scienziati di dare un'occhiata più da vicino alla differenza tra l'ambiente del gene in due o più campioni di microbiota.                                                                  ” Possiamo analizzare,-afferma Vladimir Ulyantsev, professore associato del Dipartimento di tecnologie informatiche presso l'Università ITMO- i campioni di microbiota raccolti da persone diverse o dalla stessa persona in momenti diversi, ad esempio prima e dopo il trattamento antibiotico. Sulla base dei dati ottenuti, possiamo suggerire come un particolare gene di resistenza potrebbe diffondersi da una specie microbica a un'altra".

Gli studi sull'ambiente dei geni di resistenza agli antibiotici sono principalmente importanti per la progettazione di efficaci schemi di trattamento antimicrobico.                                                          "Usando MetaCherchant, possiamo analizzare come il microbiota contribuisce alla diffusione della resistenza a una particolare classe di antibiotici. Guardando al futuro, è possibile prevedere antibiotici, la cui resistenza è più probabile che si diffonda tra i patogeni. D'altra parte, possiamo trovare farmaci , - afferma Evgenii Olekhnovich, autore principale del Centro di Medicina Fisica e Chimica- con basso rischio di resistenza e questo criterio, a sua volta, ci aiuterà a regolare e preparare terapie specifiche. E’ la domanda dei prossimi due anni "   .

Le potenziali applicazioni dell'algoritmo non sono limitate all'analisi dei geni del microbiota intestinale poiché il programma può essere utilizzato anche per studiare campioni di genoma da suolo, acqua o fognatura. "Possiamo valutare la diffusione della resistenza , -afferma ancora Evgenii Olekhnovich -, all'interno di una singola comunità batterica, come il microbiota intestinale, così come tra diverse comunità. Ciò ci consente, ad esempio, di identificare percorsi globali di resistenza agli antibiotici diffusi attraverso l'ambiente . Il problema della resistenza è complesso e richiede un approccio diversificato, in cui il nostro strumento può essere davvero utile."