In fibrosi cistica (FC) le infezioni polmonari causate dal batterio Pseudomonas aeruginosa sono difficili da eliminare perché questo batterio sfrutta il muco presente nei polmoni FC per crescere, produrre fattori di virulenza e formare biofilm resistenti agli antibiotici.
Per questa ragione, è importante identificare farmaci efficaci nell’inibire tali processi in un ambiente così particolare come quello del polmone FC. In questo progetto i ricercatori si sono chiesti se farmaci usati per il trattamento di altre patologie nell’uomo possono essere impiegati anche per contrastare le infezioni polmonari croniche causate da P. aeruginosa in persone con FC.
I ricercatori hanno usato un terreno di crescita simile all’espettorato polmonare delle persone con FC, detto SCFM, synthetic CF sputum medium o terreno sintetico per espettorato FC. Sul SCFM hanno coltivato una variante geneticamente modificata di P. aeruginosa (detta biosensore) che consente di identificare molecole con attività anti-virulenza o anti-biofilm. Sono inoltre stati usati isolati clinici di P. aeruginosa. È stata anche selezionata una libreria di oltre 3000 farmaci approvati dalla FDA americana.
I ricercatori hanno usato la variante biosensore per capire se i farmaci appartenenti alla libreria di composti potessero inibire la crescita, la virulenza o la formazione di biofilm di P. aeruginosa nel terreno SCFM.
Le molecole più promettenti identificate durante questa fase di screening sono state ulteriormente caratterizzate in vitro per le loro potenziali attività antimicrobiche, anti-virulenza o anti-biofilm su varianti di laboratorio e isolati clinici di P. aeruginosa.
Alcuni dei farmaci testati si sono dimostrati promettenti nell’inibire la crescita di P. aeruginosa, la sua virulenza o la sua capacità di formare biofilm. Queste molecole sono attive nel terreno che mima l’espettorato polmonare e agiscono anche contro varianti di P. aeruginosa isolate dai polmoni di persone con FC.
I farmaci identificati devono essere ulteriormente caratterizzati ma pongono le basi per lo sviluppo di nuovi trattamenti delle infezioni polmonari causate da P. aeruginosa nelle persone con FC.
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Pubblicazioni
- Weimann A, Dinan AM et al. Evolution and host-specific adaptation of Pseudomonas aeruginosa. Science, 2024 385(6704):eadi0908.
- Caruso L, Mellini M et al. Hydrogen sulfide production does not affect antibiotic resistance in Pseudomonas aeruginosa. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 2024. 68(4):e0007524
Abstract presentati a congressi
- Drug repurposing to inhibit Pseudomonas aeruginosa adaptation to the CF lung environment. Cortona Procarioti, Cortona, Italy, 27-29 June 2024
- Drug repurposing to inhibit Pseudomonas aeruginosa adaptation to the cystic fibrosis lung environment. Flagship Project 7 Mid-term Plenary Workshop, Rome, Italy, 13 June 2024
- Drug repurposing to inhibit Pseudomonas aeruginosa adaptation to the CF lung environment. XIII Congress of Microbiologists of Serbia, Belgrado, Serbia, 4-6 April 2024
- Set up of a whole-cell biosensor-based screening system to identify molecules inhibiting Pseudomonas aeruginosa growth or pathogenicity in the lung of individuals with cystic fibrosis. EureStop COST Action General Meeting, Rome, Italy, 21-22 March 2024