La ricerca di nuove armi contro i batteri resistenti è una corsa contro il tempo. L’Organizzazione Mondiale della Sanità ha più volte sottolineato come la resistenza antimicrobica rappresenti una delle maggiori emergenze sanitarie globali: infezioni un tempo curabili stanno diventando intrattabili, e il numero di antibiotici efficaci diminuisce di anno in anno.
In questo scenario di crisi, un gruppo di scienziati della University of Pennsylvania, guidato da César de la Fuente, ha intrapreso una strada mai percorsa prima: rivolgersi agli Archaea, microrganismi antichissimi, diversi sia dai batteri che dagli eucarioti (piante, animali, funghi). Lo studio, pubblicato sulla rivista Nature Microbiology, dimostra come questi organismi, noti per la loro capacità di adattarsi a condizioni ambientali estreme, possano nascondere un tesoro inaspettato: nuovi antibiotici.
Gli Archaea vivono dove pochi altri esseri possono sopravvivere: nelle profondità oceaniche, in sorgenti idrotermali, in saline sature o in ambienti estremamente acidi. Questa adattabilità straordinaria deriva da caratteristiche genetiche e biochimiche uniche, che li differenziano nettamente dagli altri organismi. Proprio per questo, gli scienziati hanno ipotizzato che potessero custodire molecole con funzioni particolari, mai osservate prima.
Fino a oggi, però, il loro potenziale in ambito biomedico era rimasto quasi del tutto inesplorato. La scoperta di antibiotici si era sempre concentrata su batteri e funghi, mentre il mondo archaeale non era mai stato analizzato sistematicamente.
Lo studio
Per affrontare questa sfida, i ricercatori hanno usato l’intelligenza artificiale. In particolare, hanno sviluppato e applicato un sistema di deep learning chiamato APEX 1.1, in grado di passare al setaccio milioni di sequenze proteiche e prevedere quali possano avere attività antimicrobica.
Lo studio ha preso in esame 233 proteomi archaeali, per un totale di quasi 200 milioni di peptidi. Da questo immenso archivio, l’algoritmo ha identificato 12.623 sequenze con potenziale attività antimicrobica, ribattezzate archaeasins.
Ovviamente non bastava la predizione computazionale. Gli scienziati hanno quindi selezionato 80 archaeasins, li hanno sintetizzati in laboratorio e testati contro alcuni dei patogeni più pericolosi per l’uomo: Acinetobacter baumannii, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus (anche nelle forme MRSA resistenti alla meticillina) e Enterococcus (in ceppi resistenti alla vancomicina).
I risultati sono stati straordinari. 75 su 80 peptidi (il 93%) hanno dimostrato un’attività antimicrobica in vitro. Una percentuale altissima, soprattutto considerando che si tratta di un dominio della vita mai sfruttato per la scoperta di antibiotici.
Un candidato promettente
Tra i vari composti, l’archaeasin-73, derivato dall’Archaea Sulfurisphaera tokodaii, ha attirato l’attenzione. Nei test su modelli murini di infezione cutanea da A. baumannii, questo peptide ha ridotto la carica batterica con un’efficacia paragonabile a quella della polimixina B, uno degli antibiotici di ultima linea più utilizzati contro i Gram-negativi resistenti.
L’effetto è stato significativo già dopo una sola somministrazione e senza mostrare tossicità rilevante sugli animali. Un segnale incoraggiante per lo sviluppo futuro.
Un meccanismo diverso dagli antibiotici tradizionali
Un altro aspetto importante dello studio riguarda il meccanismo d’azione. Molti antibiotici convenzionali e diversi peptidi antimicrobici agiscono danneggiando la membrana esterna dei batteri. Gli archaeasins, invece, sembrano colpire soprattutto la membrana citoplasmatica, depolarizzandola e interferendo con il funzionamento cellulare dall’interno.
Questo tipo di azione, poco comune negli antibiotici tradizionali, potrebbe rivelarsi prezioso per superare le resistenze esistenti, aprendo nuove strade terapeutiche.
Lo studio ha inoltre mostrato che alcuni archaeasins agiscono in sinergia, potenziandosi a vicenda quando somministrati insieme. Questa proprietà è particolarmente frequente nelle specie archaeali ipertermofile, abituate a vivere in comunità microbiche complesse in ambienti estremi. La sinergia, se confermata, potrebbe portare allo sviluppo di terapie combinate più efficaci e meno tossiche.
Sul fronte della sicurezza, la maggior parte dei peptidi testati ha mostrato bassa tossicità verso cellule umane in coltura, un aspetto cruciale in vista di un futuro utilizzo clinico.
Una nuova frontiera nella lotta alla resistenza
In definitiva, lo studio pubblicato su Nature Microbiology dimostra per la prima volta, su larga scala, che gli Archaea rappresentano una fonte ancora tutta da esplorare per la scoperta di antibiotici. Grazie all’unione di intelligenza artificiale e validazione sperimentale, i ricercatori hanno portato alla luce un arsenale nascosto di molecole bioattive, alcune delle quali già capaci di rivaleggiare con antibiotici consolidati.
Come scrivono gli autori, si tratta solo dell’inizio: l’“archaeoma” potrebbe custodire migliaia di altre molecole utili, pronte a diventare le basi dei farmaci del futuro. In un momento in cui la pipeline di nuovi antibiotici è quasi ferma, rivolgersi a questi microrganismi antichi potrebbe rivelarsi una delle mosse più innovative e necessarie per affrontare la crisi globale della resistenza antimicrobica.
