Ricerca: dall’Università di Bologna uno studio per nuovi antibiotici contro Helicobacter pylori

Una nuova ricerca, pubblicata su Biochimica et Biophysica Acta e messa a punto da un gruppo di ricercatori del Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie dell’Università di Bologna, delinea un metodo innovativo che, utilizzando batteri ingegnerizzati in laboratorio, permetterebbe di combattere la patogenicità di Helicobacter pylori, microrganismo che si annida nello stomaco di una persona su due.

Chi è Helicobacter pylori?

H. pylori è un batterio spiraliforme molto diffuso in grado di colonizzare la mucosa gastrica, il rivestimento interno del nostro stomaco (figura 1).

Figura 1: Helicobacter pylori

Nella maggior parte dei casi, l’infezione (figura 2) risulta asintomatica, ma una persona infetta su cinque sviluppa sintomi importanti, quali ulcera e gastrite cronica. Inoltre, studi dimostrano che, a lungo termine, l’infezione da H. pylori è associata a un aumento di 2-6 volte del rischio di linfoma MALT e di carcinoma gastrico, il secondo cancro più comune nel mondo, specialmente in Paesi come Cina e Colombia.

Figura 2: infezione da H. pylori

La modalità di trasmissione più probabile dell’Helicobacter è quella orale o oro-fecale. Altre possibili vie di contagio sono il contatto con acque o con strumenti endoscopici contaminati, ma non esistono ancora dati definitivi sulla questione e attualmente l’uomo sembra essere l’unico serbatoio noto di questo batterio.

“Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità, la lotta contro H. pylori costituisce una priorità per la salute pubblica” – conferma Barbara Zambelli – ricercatrice dell’Università di Bologna che ha coordinato il progetto di studio.

Diventa sempre più concreta, dunque, la necessità di trovare nuovi farmaci in grado di combattere questo microrganismo, soprattutto perché sempre più ceppi del batterio sono ormai in grado di sopravvivere alla terapia antibiotica tradizionale.

Qual è il segreto di H. pylori per sopravvivere in un ambiente acido come quello dello stomaco umano?

La “chiave del successo” risiede in un enzima, l’ureasi, che utilizza il nickel come ione metallico in grado di neutralizzare l’acido cloridrico contenuto nei succhi gastrici. È proprio questo il presupposto da cui sono partiti gli studiosi: riuscire a bloccare l’attività di questo enzima significherebbe togliere al batterio il suo “mantello protettivo”.

L’idea non è del tutto nuova, ma i tentativi fatti finora non hanno prodotto risultati significativi. “Esistono molti inibitori dell’ureasi noti e studiati nel gruppo del professor Stefano Ciurli, del Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie – spiega Barbara Zambelli – la loro applicazione in ambito terapeutico, però, è stata sempre limitata, sia per gli effetti tossici che hanno sull’uomo, sia per la loro bassa capacità di azione all’interno dell’organismo”.

Per queste ragioni, il team di ricercatori ha puntato su un approccio alternativo. “La nostra idea – dice ancora la dottoressa Zambelli – era mettere a punto un meccanismo che, invece di interferire con l’attività dell’ureasi, agisca a monte, bloccando il processo utilizzato dal batterio per attivare l’ureasi stessa”.

Lo studio

La soluzione individuata è rappresentata da un peptide in grado di interferire con la maturazione dell’ureasi. Per metterlo a punto e verificarne la validità, però, era necessario usufruire di un sistema affidabile che permettesse di vincere la difficoltà dei peptidi di entrare nel batterio, oltrepassando la membrana esterna, per agire sul meccanismo intracellulare. Pertanto, i ricercatori hanno sviluppato un metodo innovativo che permette di sintetizzare i peptidi direttamente “dall’interno”, utilizzando batteri ingegnerizzati in laboratorio.

L’operazione si è svolta in due fasi e ha coinvolto il batterio Escherichia coli. “Si tratta di un microrganismo modello per la biologia molecolare – afferma Barbara Zambelli – la sua genetica è nota ed esistono molti strumenti che ci permettono di operare facilmente e rapidamente al suo interno, controllando quello che succede”.
Un ceppo ureolitico di E. coli è stato ingegnerizzato clonando l’intero operone dell’ureasi in un plasmide di espressione e utilizzato per testare l’inibizione dell’ureasi nelle cellule tramite un saggio colorimetrico ad alto rendimento. Un sistema a due plasmidi è stato ulteriormente sviluppato per valutare la capacità dei piccoli peptidi di bloccare le interazioni proteiche che portano alla maturazione dell’ureasi.

In poche parole, i ricercatori hanno clonato all’interno di E. coli i geni che contengono le informazioni per lo sviluppo dell’ureasi e delle proteine necessarie alla sua maturazione. Lo scopo era “travestire” il batterio modello da H. pylori.  Successivamente, dopo aver verificato con successo la presenza dell’enzima attivo, è stata aggiunta al batterio un’ulteriore sequenza genica collegata alla sintesi di un peptide capace di bloccare la formazione dell’ureasi.

I risultati

Il saggio si è dimostrato un ottimo modello cellulare per testare, direttamente nell’ambiente cellulare, gli inibitori dell’ureasi. È stata osservata l’efficacia di un peptide co-espresso per influenzare l’interazione tra UreF e UreD, due proteine ​​accessorie necessarie per l’attivazione dell’enzima in questione.

Il sistema sviluppato consente lo screening concomitante di molti farmaci candidati che interferiscono con l’attività ureasica, sia a livello della catalisi enzimatica sia della maturazione. Poiché potenzialmente l’inibizione dell’ureasi rappresenta una strategia antibatterica per un gran numero di infezioni, questo lavoro apre la strada allo sviluppo di nuovi candidati per i farmaci antibatterici.

 

 

                                                                                                                                                        Angela Chimienti

 

 

Sitografia:

  • https://magazine.unibo.it/archivio/2018/08/20/come-creare-nuovi-antibiotici-contro-helicobacter-pylori
  • http://www.epicentro.iss.it/problemi/helico/helicobacter.asp
  • https://www.ilrestodelcarlino.it/bologna/cronaca/helicobacter-pylori-cura-1.4097620
  • http://www.lescienze.it/lanci/2018/08/20/news/universita_di_bologna_come_creare_nuovi_antibiotici_contro_helicobacter_pylori-4081578/
  • https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304416518302113

Bibliografia:

  • Tarsia, Danielli A., Florini F., Cinelli P., Ciurli S., Zambelli B., Targeting Helicobacter pyloriurease activity and maturation: In-cell high-throughput approach for drug discovery, Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – General Subjects, Volume 1862, Issue 10, October 2018, Pages 2245-2253.

Crediti immagini:

  • http://agaperspectives.gastro.org/test-h-pylori-antibiotic-sensitivity/#.W4JT8SgzbIU
  • https://www.redbubble.com/people/thevexedmuddler/works/24109107-helicobacter-pylori?p=poster
  • https://www.slideshare.net/rajaniprabhum3/mi-1414-61857259
Per ulteriori approfondimenti e curiosità sul batterio Helicobacter pylori si rimanda ai seguenti link:

https://www.microbiologiaitalia.it/2017/04/26/mozart-napoleone-avvelenamenti-infezioni/

https://www.microbiologiaitalia.it/2017/07/31/linfiammazione-indotta-da-helicobacter-pylori/

Commenta per primo

Rispondi