Lo sviluppo e l'impiego di agenti antimicrobici ha rivoluzionato l'approccio terapeutico per il trattamento delle malattie infettive. Tuttavia la comparsa di resistenze agli antibiotici ha rallentato fortemente l'espansione di questo mercato.
Il fenomeno della resistenza agli agenti antimicrobici è alquanto complesso. Una variante fenotipica correlata all'antibiotico-resistenza è certamente la capacità dei batteri di formare biofilm, aggregati aderenti ad una superficie in cui i microrganismi sono incorporati in una matrice polimerica.
Un approccio innovativo allo sviluppo di nuovi composti antimicrobici, prevede l'utilizzo di molecole in grado di colpire in maniera selettiva la virulenza batterica, come la capacità di formare biofilm. Questi farmaci non dovrebbero generare fenomeni di resistenza perché non minacciano la vitalità dei microrganismi.
Obiettivo del progetto è la realizzazione di differenti mutanti della metalloproteasi serratiopeptidasi (SPEP), la cui attività anti-biofilm su diverse specie batteriche Gram-positive è stata già descritta dal gruppo proponente questa ricerca.
L'attività anti-biofilm della SPEP si esplica principalmente sulle proteine di superficie del batterio. Studi molecolari condotti sulla SPEP hanno dimostrato che la sua attività anti-biofilm non è correlata all'attività proteolitica, essendo la proteina mutata nel sito catalitico ancora in grado di inibire la formazione del biofilm.
Questo progetto di ricerca ha, dunque, lo scopo di definire il meccanismo d'azione della SPEP mediante la costruzione di specifici mutanti di delezione della proteina. Una volta definita la porzione proteica minima sufficiente e necessaria ad esplicare l'attività anti-biofilm, si procederà con studi di sinergia con i convenzionali antibiotici utilizzati in terapia.
Quest'ultimo aspetto potrebbe arginare e ridurre considerevolmente il fenomeno dell'antibiotico-resistenza e la rapida insorgenza di mutazioni genetiche.
Un approccio innovativo allo sviluppo di nuovi composti antimicrobici per disarmare i patogeni, prevede l'utilizzo di molecole in grado di colpire in maniera specifica la virulenza batterica, invece di inibirne la crescita.
La strategia anti-virulenza è rivolta all'inibizione di specifici meccanismi che promuovono l'infezione, i quali sono necessari per la persistenza dei microrganismi nell'ospite e costituiscono un momento essenziale nella cascata di eventi che concorrono alla patogenesi. Tra questi meccanismi la capacità dei batteri di aderire a superfici abiotiche e biotiche ricopre sicuramente un ruolo determinante, perché rappresenta il momento iniziale nella formazione di un nuovo biofilm; la capacità di formare biofilm è la caratteristica fenotipica che assicura ai batteri la possibilità di permanere per lungo tempo in un sito, e da questa capacità deriva la condizione di cronicità di molte infezioni batteriche.
I composti anti-virulenza mostrano alcuni vantaggi rispetto ai classici antibiotici: privando della virulenza i microrganismi senza influenzarne la crescita, si potrebbe evitare una eccessiva pressione selettiva e il conseguente sviluppo di mutazioni genetiche. Inoltre, farmaci a specifica azione antinfettiva eviterebbero anche drastiche alterazioni del microbiota dell'ospite che sono spesso associate all'uso degli antibiotici attuali.
In linea con questo approccio assolutamente innovativo alle strategie farmacologiche antibatteriche, in questo progetto ci proponiamo di approfondire il meccanismo d'azione della proteina serratiopeptidasi già nota per essere in grado di inibire la formazione del biofilm di batteri Gram-positivi, mediante la realizzazione di differenti mutanti della proteina.
Studi precedenti hanno dimostrato come l'azione della serratiopeptidasi sia diretta principalmente sulle proteine di superficie del patogeno che rappresentano la cosiddetta microbial face, ovvero il sistema che per primo entra in contatto con l'ospite e con il suo sistema immunitario. La superficie batterica è infatti sede di fattori di virulenza e di immuno-evasione, come nel caso di S. aureus la adesina/autolisina Atl, fondamentale per il processo infettivo del batterio, la cui espressione è appunto fortemente inficiata dall'azione della serratiopeptidasi.
Il gruppo di ricerca proponente ha inoltre dimostrato come la capacità di inibire la formazione del biofilm da parte della SPEP non sia affatto legata alla sua attività proteolitica.
Questo progetto di ricerca ha, dunque, lo scopo di definire il meccanismo d'azione della SPEP mediante la costruzione di specifici mutanti di delezione della proteina, permettendo in tal modo la realizzazione di un avanzamento delle conoscenze rispetto allo stato dell'arte. Una volta definita la porzione proteica minima sufficiente e necessaria ad esplicare l'attività anti-biofilm, si procederà con studi di sinergia con i convenzionali antibiotici utilizzati in terapia, al fine di ridurre la concentrazione di questi ultimi necessaria ad inibire la crescita batterica. Quest'ultimo aspetto potrebbe arginare e ridurre considerevolmente il fenomeno dell'antibiotico-resistenza e la rapida insorgenza di mutazioni genetiche.
Nel loro insieme queste conoscenze rappresentano un importante passo avanti per l'elaborazione di strategie terapeutiche mirate per la cura delle infezioni nell'uomo.