Nella ricerca di nuovi farmaci antimicrobici, i composti di origine naturale hanno avuto sempre un peso rilevante. Tuttavia, la diffusione dell'antibiotico-resistenza ha rallentato fortemente l'espansione del mercato.
Un approccio innovativo prevede l'utilizzo di molecole in grado di colpire selettivamente la virulenza batterica. La strategia anti-virulenza mira a inibire specifici meccanismi dell'infezione, essenziali per la persistenza del patogeno (superamento delle difese dell'ospite, secrezione di tossine, adesione e formazione di biofilm, etc.), senza interferire con la vitalità dei microrganismi.
Il biofilm è una manifestazione fenotipica dei batteri che contribuisce alla selezione di multiresistenze. I batteri in forma sessile (biofilm) sono responsabili di infezioni croniche difficili da eradicare. Le infezioni batteriche persistenti pongono seri problemi di salute per l'uomo, soprattutto per malattie croniche gravi tra le quali la fibrosi cistica (FC). La FC è una malattia genetica che provoca alterazione nelle secrezioni di molti organi, tra i quali i polmoni, dove il muco caratterizzato da un'elevata densità tende a ristagnare nei bronchi, generando infezioni e infiammazione ingravescenti. Dopo uno stato iniziale di malattia acuta, batteri come Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus possono stabilire infezioni persistenti, formando appunto biofilm.
Tra i composti di origine naturale stanno acquisendo crescente interesse gli oli essenziali, miscele chimiche complesse provviste di diverse bioattività tra cui spicca il potere antimicrobico.
Obiettivo del progetto è lo studio dell'attività antibatterica, anti-virulenza e anti-biofilm di oli essenziali contro ceppi di P. aeruginosa e S. aureus isolati da pazienti con FC.
Queste miscele complesse possono essere utilizzate in sinergia con antibiotici convenzionali, per ridurne la concentrazione terapeutica, evitando l'insorgenza di microrganismi mutiresistenti.
La strategia anti-virulenza è rivolta all'inibizione di specifici meccanismi che, promuovendo l'infezione e la persistenza dei microrganismi nell'ospite, costituiscono un momento essenziale nella cascata di eventi che concorrono alla patogenesi. Un approccio innovativo allo sviluppo di nuovi composti antimicrobici mira a disarmare i patogeni con l'utilizzo di molecole che riducono selettivamente la virulenza batterica, invece di inibire la loro crescita.
Tra i fattori di virulenza dei batteri, la capacità 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, essenzialmente perché esercitano una minor pressione selettiva, non uccidendo i microrganismi ma modificando solo il loro stile di vita prevalentemente in alcune funzioni legate all'espressione della virulenza. Tale minore pressione selettiva riduce la comparsa di mutazioni del genoma, in grado di favorire la resistenza a quel determinato agente antimicrobico. Inoltre, farmaci a specifica azione anti-virulenza eviterebbero anche drastiche alterazioni del microbiota saprofita dell'ospite che sono spesso causate dall'uso degli antibiotici attuali.
In linea con questo approccio assolutamente innovativo rispetto alle strategie farmacologiche antibatteriche attuali, in questo progetto ci proponiamo di analizzare l¿attività anti-biofilm e anti-virulenza di oli essenziali derivati da differenti tipi di piante, su ceppi batterici clinici isolati da pazienti con fibrosi cistica. Questi oli sono stati precedentemente analizzati per la loro attività antimicrobica; in questo nuovo studio si valuterà la loro capacità di inibire la formazione del biofilm, di ridurre la produzione di fattori di virulenza correlati alla motilità batterica e la produzione di tossine; gli esperimenti verranno effettuati a concentrazioni sub-inibenti la crescita batterica.
Dati promettenti sono stati precedentemente ottenuti analizzando attività di differenti oli essenziali su S. aureus e P. aeruginosa, utilizzando ceppi ATCC di riferimento per la formazione del biofilm e per la valutazione di nuovi agenti antimicrobici.
Una volta identificati gli oli essenziali in grado di esplicare una soddisfacente attività anti-biofilm, verrà valutata la minima concentrazione inibente la crescita del biofilm (MBIC) e la minima concentrazione in grado di eradicare un biofilm maturo (MBEC). Infine, 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 studio potrebbe dare informazioni utili per arginare e ridurre considerevolmente il fenomeno dell'antibiotico-resistenza legato all'insorgenza di mutazioni geniche e permetterebbe di recuperare farmaci poco utilizzati a causa della loro tossicità, grazie al basso dosaggio permesso dalla sinergia con gli oli essenziali.
Sarà, inoltre, analizzata l'attività degli oli essenziali nei confronti di fattori di virulenza di P. aeruginosa, come la motilità su differenti substrati e la produzione di tossine. Nel loro insieme queste conoscenze rappresentano un importante passo avanti per l'elaborazione di strategie terapeutiche mirate alla cura di infezioni persistenti in pazienti con patologie croniche gravi come la fibrosi cistica.