La resistenza agli antibiotici si sta diffondendo rapidamente in tutto il mondo, i batteri infettivi quando si trasformano in un certo modo e poi si moltiplicano, possono diventare resistenti anche ai farmaci più potenti. La ricerca ha rivelato un preoccupante metodo alternativo in cui la resistenza agli antibiotici può diffondersi: è quello di un organismo che trasmette la sua resistenza ad altri batteri viventi.
La storia medica nel giugno 2012 è quella di un uomo di 35 anni di San Paolo si è ritrovato in ospedale con una miriade di problemi. Oltre a una diagnosi di tumore della pelle, gli è stato detto che ospitava un’infezione batterica potenzialmente letale. I medici l’hanno sottoposto a un ciclo di chemioterapia e antibiotici, questo trattamento per uccidere i batteri sembrava fare il suo lavoro, ma nel corso del mese era tornata la febbre generata dal microbo..
Il paziente aveva contratto il noto superbatterio MRSA (Staphylococcus aureus resistente alla meticillina), quindi il team medico per debellarlo aveva utilizzato la potente vancomicina uno degli antibiotici considerato come “ultima linea di difesa”.
Il ceppo di MRSA in origine non aveva una difesa naturale contro la vancomicina, ma nel mese di agosto di quell’anno era diventato resistente, rendendo inefficace il trattamento. Gli scienziati avrebbero poi scoperto che, invece di acquisire resistenza attraverso una semplice mutazione, il MRSA aveva assimilato un enorme tratto di nuovo DNA: all’interno di questa serie di codici genetici c’erano le istruzioni per le proteine che avrebbero tenuto i batteri al sicuro dal lavoro distruttivo dell’antibiotico. Il MRSA aveva ricevuto una grossa mano vincente, ma da dove proveniva questo DNA?
L’ascesa dell’enterococcus faecium: oltre la resistenza alla vancomicina
Enterococcus faecium in genere è descritto come un batterio commensale (uno dei nostri “batteri buoni”), che vive felicemente nelle nostre viscere senza causare danni. I nostri tratti digestivi sono un alveare di attività microbica, ospitano trilioni di organismi monocellulari.
Il cosiddetto microbioma è molto importante per mantenere un intestino umano sano, ma aiuta anche a sopprimere i batteri fecali pericolosi per la salute, quest’aspetto indesiderato può prosperare in pazienti con sistema immunitario indebolito. Gli antibiotici quando sono somministrati indiscriminatamente colpiscono tutti i batteri che non hanno difese naturali, a volte eliminando il microbioma intestinale.
Le feci all’interno del loro DNA sono strutturalmente dotate di un insieme di meccanismi naturali di resistenza, spesso permette la loro sopravvivenza. I ceppi di Enterococcus faecium senza un sistema immunitario in grado di tenerlo sotto controllo, proliferano e prosperano, dividendosi felicemente per trasferirsi nel nuovo tratto dell’intestino. Entrano in breve tempo in stretto contatto con i loro vicini di casa resistenti e potenzialmente patogeni.
Trasferimento genico orizzontale
Gli esseri umani quando s’incontrano, spesso scambiano idee attraverso il linguaggio; i batteri quando s’incontrano possono scambiare informazioni attraverso istruzioni codificate nel DNA, ciò è noto come “trasferimento genico orizzontale”, dove le copie di DNA si spostano da una cellula all’altra.
Enterococcus faecium e i suoi super ceppi, purtroppo hanno tutte le migliori informazioni da condividere, informazioni che permettono loro di sopravvivere agli antibiotici. Il meccanismo di difesa usato dai batteri per proteggersi dal codice genetico indesiderato è il sistema CRISPR-cas9, che gli scienziati stanno ora utilizzando anche come un metodo per modificare il DNA.
Enterococcus faecalis una volta ospitava l’importante sistema CRISPR-cas9 ma, sorprendentemente, sacrificava il meccanismo di difesa in modo che ogni tipo di DNA potesse entrare e rimanere all’interno delle mura della cellula. Era una strategia rischiosa, ma alla fine si dimostrò utile per acquisire, e successivamente trasmettere, porzioni di conoscenza genetica. È stato questo scambio d’informazioni a conferire al superbatterio MRSA una resistenza alla vancomicina.
Gli antibiotici svolgono un ruolo determinante nella medicina moderna, sono usati abitualmente per trattare le malattie infettive, somministrati preventivamente dopo l’intervento chirurgico, in tutto il mondo hanno contribuito ad aumentare l’aspettativa di vita di venti anni.
La resistenza agli antibiotici per questo motivo, oggi è una delle questioni più urgenti che la nostra specie deve affrontare. Gli scienziati osservando i batteri come Enterococcus faecalis, hanno scoperto la strategia dei microbi nell’aumentare il pericolo rappresentato dall’evoluzione della resistenza agli antibiotici. Ciò rende la comprensione di Enterococcus faecalis di fondamentale importanza. Eppure gran parte della naturale resistenza intrinseca del microbo rimane avvolta nel mistero.
Le feci hanno spesso un asso nella manica quando sono sfidate dagli antibiotici, ad esempio, quando è eliminato un tratto integrale di DNA, spesso nelle feci hanno un’altra sezione di DNA che può svolgere lo stesso ruolo, fornendo resistenza agli antibiotici a prescindere.
Gli scienziati hanno detto di non comprendere ancora fino in fondo quali parti di DNA hanno sistemi di backup genetici e quali no. Fortunatamente sono in grado di identificare questi settori vitali in laboratorio eliminando gradualmente segmenti di DNA fondamentali per la sopravvivenza di Enterococcus faecalis. Ogni eliminazione porterà ad un passo verso l’identificazione di porzioni chiave di codice genetico, ciò è importante perché un tratto di DNA senza backup costituirebbe un bersaglio ideale per i farmaci.