I trapani molecolari hanno acquisito la capacità di
colpire e distruggere i batteri mortali che sviluppano una resistenza a quasi
tutti gli antibiotici. In alcuni casi, i trapani rendono nuovamente efficaci
gli antibiotici.
I
ricercatori della Rice University, della Texas A&M University, della Biola
University e della Durham (UK) University hanno dimostrato che le molecole
motorizzate sviluppate nel laboratorio del chimico James Tour, di Rice sono
efficaci per uccidere i microbi resistenti agli antibiotici in pochi minuti.
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| trapani molecolari |
"Questi superbatteri
potrebbero uccidere 10 milioni di persone, -ha detto Tour- all'anno
entro il 2050, superando il cancro". "Sono batteri da incubo; non
rispondono a nulla." I motori dei trapani molecolari colpiscono i batteri
e, una volta attivati con la luce, scavano nei loro esterni. Mentre i batteri
possono evolversi per resistere agli antibiotici bloccando gli antibiotici, i medesimi
non hanno alcuna difesa contro i trapani molecolari. Gli antibiotici in
grado di superare le aperture fatte dai trapani sono ancora una volta letali
per i batteri. Questi sono i recenti risultati. Tour e Robert Pal,
ricercatore della Royal Society University di Durham, hanno introdotto i
trapani molecolari per la perforazione delle cellule nel 2017. I trapani sono
molecole paddlelike che possono essere spinte a 3 milioni di rotazioni al
secondo quando sono attivati mediante la luce. I test del laboratorio A&M
del Texas affidati a Jeffrey Cirillo e dell'ex ricercatore di Rice Richard Gunasekera,
ora a Biola, hanno effettivamente ucciso Klebsiella pneumoniae in pochi
minuti. Immagini microscopiche di batteri bersaglio hanno mostrato dove i
motori avevano perforato passando attraverso le pareti cellulari. "I batteri non solo, - ha
detto Tour- hanno un doppio strato lipidico, hanno due doppi strati e
proteine con zuccheri che li collegano, quindi normalmente gli antibiotici non
attraversano queste pareti cellulari molto robuste. Ecco perché questi batteri
sono così difficili da uccidere. Ma non hanno modo di difendersi da macchine
come questi trapani molecolari, poiché si tratta di un'azione meccanica e non
di un effetto chimico ". I motori
hanno anche aumentato la suscettibilità della polmonite K. al meropenem, un
farmaco antibatterico a cui i batteri avevano sviluppato resistenza. "A
volte, quando i batteri, - ha sottolineato Tour - scoprono una droga,
non la lasciano entrare. Altre volte, i batteri sconfiggono il farmaco
facendolo entrare e disattivandolo." Il meropenem è trattato dai batteri
secondo la prima modalità. "Ora possiamo farcela, - rileva ancora Tour
-attraverso la parete cellulare. Questo successo può dare nuova vita agli
antibiotici inefficaci, quando vengono utilizzati in combinazione con i trapani
molecolari."
Gunasekera
ha affermato che le colonie batteriche colpite con una piccola
concentrazione di nanomacchine da sole hanno ucciso fino al 17% delle cellule,
ma che sono aumentate al 65% con l'aggiunta di meropenem. Dopo aver
ulteriormente bilanciato i motori e l'antibiotico, sono stati uccisi il 94% del
patogeno che causa la polmonite.
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| Nanomacchine che distruggono filamenti di DNA |
Tour rileva
inoltre che le nanomacchine potrebbero essere efficaci per il loro impatto immediato
nel trattamento delle infezioni della pelle, delle ferite, del catetere o
dell'impianto causate da batteri - come stafilococco aureo MRSA, klebsiella o
pseudomonas - e infezioni intestinali."Sulla pelle,
nei polmoni o nel tratto gastrointestinale, ovunque, - ha detto lo scienziato-
possiamo introdurre una fonte di luce, possiamo attaccare questi batteri . Oppure
si potrebbe avere il flusso di sangue attraverso una scatola esterna contenente
luce e poi di nuovo nel corpo per uccidere i batteri trasmessi dal
sangue."
"Siamo
inizialmente molto interessati, - ha detto Cirillo- al trattamento delle
infezioni della ferita e dell'impianto. Ma abbiamo modi per fornire queste
lunghezze d'onda della luce alle infezioni polmonari che causano numerose
mortalità per polmonite, fibrosi cistica e tubercolosi, quindi svilupperemo
anche trattamenti per le infezioni respiratorie".
Gunasekera ha notato che possono essere presi di mira anche
batteri trasmessi dalla vescica che causano infezioni del tratto urinario.
Il Tour lab
promuove altre capacità delle microscopiche nanomacchine di trattare le
malattie. Nelle ACS Applied Materials Interfaces, i ricercatori della Rice e
del MD Anderson Cancer Center dell'Università del Texas hanno preso di mira e
attaccato campioni di laboratorio di cellule tumorali del pancreas con
macchine che rispondono alla luce ultravioletta visibile, piuttosto che in
precedenza. "Questo è un altro grande progresso, - ha detto Tour-
poiché la luce visibile non causerà più danni alle cellule circostanti".
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