L’evoluzione della resistenza agli antibiotici

I farmaci inibitori esercitano un’enorme pressione selettiva sui batteri, che spesso rispondono con mutazioni spontanee e con conseguenti fenomeni di resistenza. La resistenza agli antibiotici può verificarsi anche attraverso il trasferimento orizzontale di geni che da altri organismi conferiscono ai batteri questa caratteristica. Riuscire a individuare i meccanismi che regolano l’evoluzione della farmacoresistenza è quindi centrale per prevenire questo fenomeno.

Il progetto RARE (Revealing antibiotic resistance evolution), finanziato dall’UE, ha cercato di trovare nuovi modi per utilizzare gli antibiotici in modo più efficiente e arrestare o almeno rallentare l’evoluzione dei fenomeni di resistenza. In questo contesto, i ricercatori hanno misurato la velocità evolutiva dell’emergere della resistenza nei trattamenti farmacologici singoli e combinati.

Il consorzio ha sviluppato il Morbidostat, un dispositivo innovativo per lo studio dell’evoluzione della farmacoresistenza batterica, grazie al quale gli scienziati hanno mantenuto una pressione selettiva quasi costante mediante farmaci clinicamente rilevanti sulle popolazioni in evoluzione.

Il team ha testato oltre 22 medicinali in configurazioni di selezione moderata e forte su un ceppo di Escherichia coli naturale sensibile ai farmaci. Le popolazioni propagate che sono sopravvissute alla massima concentrazione dei farmaci sono state analizzate a livello genetico per rilevare i cambiamenti associati all’emergere della resistenza. Con la fenotipizzazione di questi cloni, gli scienziati hanno scoperto che spesso i batteri avevano acquisito resistenza anche ad altri medicinali.

La misurazione delle interazioni epistatiche tra le diverse mutazioni e i dati di sequenziamento dell’intero genoma dei ceppi che si sono evoluti hanno permesso di creare un elenco delle mutazioni responsabili della resistenza e della resistenza incrociata. Il team ha scoperto inoltre che i ceppi diventati resistenti agli amminoglicosidi hanno sviluppato ipersensibilità a quasi tutte le altre classi di antibiotici.

Complessivamente, i risultati dello studio RARE indicano chiaramente che una forte selezione promuove la resistenza incrociata nei batteri. Il set di dati ottenuto potrà costituire la base per lo studio di terapie che siano in grado di arrestare o rallentare la velocità di evoluzione della resistenza.