Mycobacterium abscessus (Mab) può causare gravi infezioni nelle persone con fibrosi cistica ed è resistente a molti farmaci, per cui sono necessarie nuove strategie per contrastarlo. Un approccio promettente è la terapia anti-virulenza, cioè l’uso di composti che non uccidono i patogeni, ma impediscono loro di attaccare l’ospite, riducendo lo sviluppo di resistenza al farmaco. 

L’acquisizione del ferro è cruciale per la crescita e la virulenza di Mab: ciò avviene grazie a molecole prodotte dal batterio chiamate siderofori. Il progetto si proponeva di sviluppare inibitori dell’assorbimento del ferro in Mycobacterium abscessus aventi come bersaglio proprio i siderofori.

I ricercatori hanno prodotto l’enzima di Mab salicilato sintasi (SaS), responsabile della prima fase della produzione dei siderofori, per vagliare e sviluppare molecole in grado di inibire la produzione dei siderofori attraverso saggi in vitro e metodi di modellizzazione e simulazione al computer (in silico).

Per prima cosa è stata studiata la struttura tridimensionale di SaS, grazie alla quale sono state vagliate in silico migliaia di molecole, al fine di individuare le strutture chimiche che meglio potessero legarsi all’enzima interferendo con la sua attività. 

È stata chiarita la struttura dell’enzima batterico SaS e ciò ha permesso di identificare, con simulazioni virtuali, differenti composti, appartenenti a diverse classi chimiche, capaci di inattivare l’enzima. 

I ricercatori hanno quindi sintetizzato le migliori molecole, e valutato la loro attività con metodi biochimici e biofisici, e le molecole più efficaci sono state valutate per la loro capacità di interferire con il metabolismo del ferro nei micobatteri. Alcune tra queste molecole hanno mostrato anche la capacità di interferire con l’approvvigionamento del ferro in colture in vitro di micobatteri.

Questo progetto ha portato all’identificazione di molecole che interferiscono con i meccanismi di assorbimento del ferro di Mab, ponendo le basi per lo sviluppo di una nuova strategia anti-virulenza. Le migliori saranno ora sottoposte a processi di ottimizzazione per migliorarne l’attività.

Scarica qui la scheda della Ricerca trasparente FFC#5/2022

Pubblicazioni

• Mori M, Cocorullo M, Tresoldi A, Cazzaniga G, Gelain A, Stelitano G, Chiarelli LR, Tomaiuolo M, Delre P, Mangiatordi GF, Garofalo M, Cassetta A, Covaceuszach S, Villa S, Meneghetti F. Structural basis for specific inhibition of salicylate synthase from Mycobacterium abscessus.
  European Journal of Medicinal Chemistry 2024; 265:116073.
• Mori M, Stelitano G, Cazzaniga G, Gelain A, Tresoldi A, Cocorullo M, Roversi M, Chiarelli LR, Tomaiuolo M, Delre P, Mangiatordi GF, Griego A, Rizzello L, Cassetta A, Covaceuszach S, Villa S, Meneghetti F. Targeting Siderophore-Mediated Iron Uptake in M. abscessus: A New Strategy to Limit the Virulence of Non-Tuberculous Mycobacteria.
  Pharmaceutics. 2023;15(2):502.
• Stelitano G, Cocorullo M, Mori M, Villa S, Meneghetti F, Chiarelli LR. Iron Acquisition and Metabolism as a Promising Target for Antimicrobials (Bottlenecks and Opportunities): Where Do We Stand?
  International Journal of Molecular Sciences, 2023; 24(7):6181.
• Cocorullo M, Stelitano G, Chiarelli LR. Phage Therapy: An Alternative Approach to Combating Multidrug-Resistant Bacterial Infections in Cystic Fibrosis.
  International Journal of Molecular Sciences, 2024; 25(15):8321.
• Cocorullo M, Chiarelli LR, Stelitano G. Improving Protection to Prevent Bacterial Infections: Preliminary Applications of Reverse Vaccinology against the Main Cystic Fibrosis Pathogens.
  Vaccines (Basel). 2023; 11(7):1221.
• Recchia D, Stelitano G, Stamilla A, Gutierrez DL, Degiacomi G, Chiarelli LR, Pasca MR. Mycobacterium abscessus Infections in Cystic Fibrosis Individuals: A Review on Therapeutic Options.
  International Journal of Molecular Sciences, 2023; 24(5):4635.

Abstract presentati a congressi

• Targeting iron acquisition in M. abscessus: a new strategy for the development of
  anti-virulence agents for cystic fibrosis patients
  17th European Young Investigator Meeting, Paris, France, 6-8 March 2024
• Mycobacterium abscessus siderophores biosynthesis as target to inhibit the iron
  uptake mechanism
  SIMGBM 34rd Congress Microbiology 2023, Cagliari, Italy, 21-24 September 2023
• Ironing out Fe3+ acquisition in M. abscessus: a new strategy to target virulence
  factors in non-tuberculous mycobacteria
  Merck Young Chemists “Symposium 2023” (MYCS 2023), Rimini, Italy, 13-15 November 2023