Svelare la guerra microbica nelle infezioni da biofilm
Molti microbi vivono in comunità polimicrobiche che svolgono un ruolo fondamentale in vari ecosistemi, dagli ambienti del suolo e dell’acqua al corpo umano. All’interno di queste comunità strutturate, i microrganismi sono coinvolti in strette interazioni, scambiando supporti e metaboliti. I biofilm rappresentano una forma prevalente di vita microbica, implicata anche nei meccanismi patogeni che provocano malattie. Comprendere le dinamiche delle interazioni microbiche nei biofilm è essenziale per controllare le infezioni e decifrare il comportamento dei batteri, in particolare in materia di salute umana.
Vantaggio competitivo dei ceppi produttori di batteriocine
Realizzato con il supporto del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie (MSCA), il progetto BOB studia il ruolo delle batteriocine, peptidi antimicrobici nelle comunità di biofilm. Convenzionalmente, si ritiene che le batteriocine fungano da arma contro le cellule batteriche circostanti nella lotta per le risorse comuni. Possono avere anche altre funzioni ecologiche, ad esempio quella di agevolare il rilascio di DNA per la trasformazione naturale. «Le batteriocine sono ampiamente studiate per le applicazioni alimentari e sanitarie e sono state tradizionalmente considerate come un meccanismo di difesa batterica; tuttavia, si sa ben poco su altre funzioni svolte probabilmente dalle batteriocine, tra cui il loro ruolo nei biofilm», spiega la borsista MSCA Sara Arbulu Ruiz. Le batteriocine presentano un’ampia diffusione e una notevole diversità in termini di spettro antimicrobico e modalità d’azione. Il progetto BOB si è concentrato sullo Streptococcus mutans, un batterio strettamente legato a malattie orali quali la parodontite e la carie dentale. Tramite un approccio multiforme, i ricercatori hanno cercato di chiarire l’impatto delle batteriocine sulla formazione del biofilm. Hanno scoperto che i ceppi produttori di batteriocine nei biofilm presentavano un vantaggio competitivo. La delezione dei geni delle batteriocine in S. mutans ha determinato una ridotta capacità di formazione del biofilm, evidenziando il ruolo potenziale delle batteriocine nella dinamica del biofilm. Inoltre, il team ha stabilito un flusso di lavoro batteriocina-biofilm che fungerà da piattaforma versatile per i futuri studi sui biofilm mirati ai geni.
Implicazioni per la salute umana
I risultati delle ricerche evidenziano sempre più spesso la connessione tra produttori di batteriocine e dinamiche di formazione del biofilm. I geni delle batteriocine emergono come potenziali bersagli terapeutici per il controllo del biofilm, aprendo nuove strade per combattere le infezioni microbiche. Secondo Arbulu Ruiz: «Sono necessarie nuove strategie per affrontare la crisi della resistenza agli antimicrobici: oltre alle batteriocine stesse come agenti antibiotici, i geni delle batteriocine potrebbero rappresentare potenziali bersagli terapeutici per il controllo del biofilm.» Il progetto BOB, chiarendo la complessa interazione tra i batteri nei biofilm, apre la strada a strategie innovative nel settore sanitario e non solo. Comprendere il modo in cui le batteriocine incidono sulle dinamiche del biofilm può orientare la progettazione di terapie antimicrobiche mirate in grado di alterare la formazione di biofilm o rafforzare la suscettibilità ai trattamenti convenzionali dei patogeni correlati al biofilm. Inoltre, l’applicazione delle batteriocine nella conservazione degli alimenti e nei processi industriali potrebbe contribuire a mitigare la diffusione dei patogeni di origine alimentare e a ridurre la prevalenza della contaminazione microbica in vari contesti, migliorando così la sicurezza e la qualità degli alimenti. In prospettiva, il progetto BOB si propone di indagare le interazioni del biofilm mediate dalle batteriocine nei termini più ampi del loro significato ecologico. Ulteriori esperimenti cercano di approfondire i meccanismi inerenti al deterioramento degli alimenti connesso al biofilm. In generale, il progetto BOB colma il divario tra la ricerca fondamentale e le applicazioni del mondo reale, fornendo una comprensione sostanziale dei percorsi per affrontare le infezioni correlate al biofilm.
Parole chiave
BOB, biofilm, batteriocina, infezione, sanità pubblica, comunità microbica, Streptococcus mutans, sicurezza alimentare