Nella ricerca di nuovi farmaci antimicrobici, i composti di origine naturale hanno avuto un peso rilevante. Tuttavia la comparsa di resistenze agli antibiotici ha rallentato fortemente l'espansione di questo mercato. A tale scopo potrebbe essere vantaggioso l'utilizzo di farmaci che agiscano sul fenotipo piuttosto che sulla vitalità dei batteri, riducendo in questo modo l'insorgenza delle resistenze.
La strategia antivirulenza mira a inibire specifici meccanismi dell'infezione, essenziali per la persistenza di una cascata patogenica (invasione, superamento delle difese dell'ospite, secrezione di tossine, adesione e formazione di biofilm), senza interferire con la vitalità dei microrganismi.
Una manifestazione fenotipica dei batteri che contribuisce alla selezione di multiresistenze è il biofilm. 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, compresi i pazienti con malattie genetiche gravi come la fibrosi cistica (FC). La FC provoca alterazioni nelle secrezioni di molti organi, tra i quali bronchi e polmoni, dove il muco tende a ristagnare generando infezioni croniche ad opera batteri come Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus.
Tra le molecole di origine naturale, stanno acquisendo crescente interesse composti isolati da fonti esotiche alternative, quali i microrganismi marini isolati dall'Antartide. I microrganismi marini che vivono in habitat estremi sono un promettente serbatoio di composti bioattivi. Tali sostanze mostrano un'ampia diversità sia strutturale che di attività biologiche; sono note, infatti, molecole dotate di attività antimicrobica, antitumorale, antiossidante e antinfiammatoria.
Obiettivo del progetto è lo studio dell'attività antibatterica, antivirulenza e antibiofilm di sovranatanti ed estratti batterici isolati da ceppi marini antartici contro di S. aureus e P. aeruginosa derivanti da pazienti con FC.
L'ampia capacità di specie batteriche quali Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus di sviluppare resistenza agli agenti antimicrobici, associata all¿espressione di fattori di virulenza come la produzione di tossine, la formazione di biofilm e la motilità, li rendono una preoccupazione crescente per la salute pubblica, soprattutto per pazienti caratterizzati da patologie croniche come la fibrosi cistica.
Attualmente, ci sono pochi agenti antimicrobici in fase di sviluppo con nuovi meccanismi di azione per affrontare la crescente sfida della MDR (multi drug resistant), o che siano attivi contro i biofilm e i diversi fattori di virulenza.
Pertanto, è necessaria ed urgente la messa a punto di nuove alternative per il trattamento delle infezioni causate da questi patogeni. Di conseguenza, non sorprende che l'interesse per lo sviluppo di approcci anti-infettivi alternativi per la prevenzione e il trattamento delle infezioni sia aumentato negli ultimi anni.
Una strategia efficace non dovrebbe pregiudicare i processi essenziali per la sopravvivenza batterica al fine di evitare la rapida comparsa di mutazioni. A tal proposito, sono state studiate nuove strategie, come l'uso di composti anti-virulenza, che sono considerati promettenti perché si prevede che esercitino una pressione selettiva molto più bassa per lo sviluppo della resistenza rispetto agli antimicrobici convenzionali. Ciò dovrebbe essere dovuto al fatto che, contrariamente agli antibiotici, i composti anti-virulenza non influenzano la sopravvivenza batterica e ciò è stato dimostrato sperimentalmente nel caso degli inibitori del quorum-sensing. In teoria, inibendo i fattori di virulenza, la capacità dei patogeni batterici di causare danni sarebbe ridotta e il trattamento potrebbe essere eseguito sia dalla sola molecola anti-virulenza o combinando molecole anti-virulenza e antimicrobiche.
In linea con questo approccio assolutamente innovativo alle strategie farmacologiche antibatteriche, in questo progetto ci proponiamo di analizzare l¿attività anti-virulenza di sovranatanti ed estratti e derivanti da batteri marini antartici, su ceppi batterici clinici isolati da pazienti con fibrosi cistica. I microrganismi marini che vivono in habitat estremi sono un promettente serbatoio di composti bioattivi per la scoperta di nuovi farmaci. In questi ecosistemi, essi infatti hanno adottato una grande varietà di strategie di sopravvivenza per far fronte a condizioni così estreme, come la produzione di molecole bioattive potenzialmente preziose per applicazioni biotecnologiche e per i settori farmaceutici. Tali sostanze mostrano un'ampia diversità sia strutturale che di attività biologiche; sono note, infatti, molecole dotate di attività antimicrobica, antitumorale, antiossidante e antinfiammatoria.
In questo nuovo studio si valuterà la capacità di questi estratti di inibire la formazione del biofilm, la motilità e la produzione di fattori di virulenza a concentrazioni non inibenti la crescita microbica.
Una volta identificati gli estratti maggiormente promettenti, verranno purificate e identificate le molecole responsabili dell¿azione biologica. 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 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.