Dal microbioma degli insetti il potenziale antimicrobico di Streptomyces

Uno studio recente, pubblicato sulla rivista scientifica Nature Communications, ha esaminato il microbioma degli insetti come preziosa fonte di nuovi antimicrobici. L’estrema diversità degli insetti e le loro altrettanto differenti comunità microbiche rappresentano un potenziale ancora poco sfruttato

La rapida comparsa della resistenza antibiotica nei patogeni batterici e fungini è una questione di forte interesse per la salute pubblica. Per combattere il continuo emergere di agenti patogeni multiresistenti c’è un bisogno costante di nuove scoperte nel settore.

Antimicrobici dalle sostanze naturali

I prodotti naturali sono la principale fonte di antimicrobici, la maggior parte dei quali derivano da colture di Actinobacteria provenienti dal suolo. Nonostante ciò, studi attuali su questa prolifica sorgente si trovano a constatare risultati in significativa diminuzione, in gran parte dovuti alla riscoperta di composti noti. Gli sforzi per affrontare questo problema, inclusa la biologia sintetica e l’esplorazione di fonti microbiche alternative, hanno avuto un successo limitato.

Gli streptomiceti si trovano comunemente nel microbioma degli insetti

Ultimamente, sono stati scoperti antimicrobici dal microbioma di diversi organismi eucarioti. Una fonte particolarmente convincente risiede nelle simbiosi difensive, in cui i simbionti batterici producono sostanze antimicrobiche per proteggere l’ospite da patogeni opportunisti e specializzati.

Negli insetti questo tipo di simbiosi è ben illustrato, ad esempio, nello scarabeo dei pini, scientificamente noto come Dendroctonus frontalis. I batteri del genere Streptomyces, associati in modo simbiotico allo scarabeo, producono i metaboliti secondari frontalamide A, frontalamide B e micangimicina. Quest’ultima inibisce il fungo antagonista dei coleotteri, Ophiostoma minus, ed esercita un’azione inibitoria contro la malaria, mentre le frontalamidi possiedono attività antimicotica generale.

Anche le vespe solitarie si associano a Streptomyces, che fornisce protezione chimica antibatterica e antifungina alle loro larve attraverso la produzione di streptoclorina, analoghi della piericidina e altre molecole. La caratterizzazione chimica di circa 100 ceppi di streptomiceti da insetto, inoltre, ha permesso di identificare 10 nuovi prodotti naturali con attività antimicrobica.

Un capitale da mettere a profitto

A livello globale esistono più di cinque milioni di specie di insetti, eppure gli studi esistenti sugli Actinobacteria sono limitati a pochi ordini, in particolare a Imenotteri e Coleotteri.

Il professor Cameron Currie e colleghi hanno esaminato l’ipotesi che il microbioma degli insetti possa essere una risorsa importante per nuovi antimicrobici. Gli studiosi si sono concentrati sul genere Streptomyces sia perché rappresenta la fonte della maggior parte antibatterici e antifungini usati clinicamente sia perché è implicato nella formazione di associazioni con diversi insetti ospiti.

Il team ha raccolto più di 2.500 specie tra i principali gruppi di insetti, prelevando i campioni in aree tropicali, fasce con climi temperati, zone artiche e altre regioni del mondo. Attraverso isolamenti su larga scala, saggi di bioattività, genomica, metabolomica e modelli di infezione in vivo, la ricerca ha valutato le distinte linee evolutive di Streptomyces dal microbioma degli insetti.

Gli isolati associati agli insetti riportano gli autorihanno inibito gli agenti patogeni resistenti più dello Streptomyces del suolo (figura 1): genomica e metabolomica hanno rivelato le loro diverse capacità biosintetiche“.


Figura 1 Bioattività degli streptomiceti associati agli insetti. I patogeni fungini (a) e i patogeni Gram-negativi (b) sono significativamente più inibiti dagli isolati associati agli insetti rispetto a Streptomyces di origine vegetale e del suolo (Nature Communications, 2019).

La scoperta della cifomicina, un nuovo composto antifungino

Gli scienziati, inoltre, hanno descritto la cifomicina, una nuova molecola attiva contro i patogeni fungini multiresistenti, isolata da uno Streptomyces del microbioma della formica Cyphomyrmex sp..

La cifomicina purificata — commentano i ricercatori — è risultata attiva contro infezioni fungine multiresistenti, sia in vitro sia in vivo, e ha mostrato una potente attività in vitro contro i patogeni umani resistenti Aspergillus fumigatus, Candida glabrata e Candida auris“. La sostanza, tra l’altro, è riuscita a combattere le infezioni fungine senza causare effetti collaterali tossici in modelli murini. 

Angela Chimienti

Fonte:
  • Marc G. Chevrette, Caitlin M. Carlson, Humberto E. Ortega et al., The antimicrobial potential of Streptomyces from insect microbiomes, Nature Communications (2019) 10:516 | https://doi.org/10.1038/s41467-019-08438-0 [Open Access] Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Crediti immagini:
  • Figura 1: Marc G. Chevrette, Caitlin M. Carlson, Humberto E. Ortega et al., The antimicrobial potential of Streptomyces from insect microbiomes, Nature Communications (2019) 10:516 | https://doi.org/10.1038/s41467-019-08438-0 [Open Access] Creative Commons Attribution 4.0 International License.
  • Immagine in evidenza: Slide culture of a Streptomyces sp. grown on tap water agar. Obtained from the CDC Public Health Image Library. Image credit: CDC/Dr. David Berd (PHIL #2983), 1972. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Streptomyces_sp_01.png [Public Domain].

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