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Una molecola organica composta da zuccheri semplici potrebbe diventare un’arma potente nella lotta contro l’aumento dell‘antibiotico resistenza, secondo i ricercatori dell’UE che hanno sviluppato una nuova tecnica mirata alla somministrazione di farmaci per curare la tubercolosi mortale e altri agenti patogeni letali.
Il progetto CYCLON HIT, finanziato dall’UE, ha studiato le ciclodestrine – oligosaccaridi ciclici la cui composizione molecolare è simile allo zucchero da tavola comune – come vettore ingegnerizzato da nanotecnologie per antibiotici e altri farmaci. I ricercatori hanno scoperto che i nanocarrier di ciclodestrina possono essere sviluppati non solo per incapsulare e proteggere efficacemente gli antibiotici per combattere i batteri resistenti, ma anche che queste molecole possiedono proprietà antimicrobiche uniche.
“Abbiamo adottato un approccio totalmente innovativo in cui le ciclodestrine non sono solo utilizzate come nanocarrier di combinazioni di farmaci, ma svolgono anche un ruolo attivo nella lotta contro le infezioni interferendo con il meccanismo attraverso il quale i batteri invadono le cellule “, dice Ruxandra Gref, coordinatore del progetto, del Centre National de la Recherche Scientifique in Francia
Mirando alla tubercolosi, una delle principali cause di morte in tutto il mondo che colpisce più di 1,5 milioni di vite ogni anno, il team CYCLON HIT ha studiato un metodo per rilasciare nanoparticelle di ciclodestrina antibiotiche direttamente nei polmoni, dove si accumula il patogeno Mycobacterium tuberculosis nell’uomo. Questo batterio altamente specializzato utilizza parte della membrana delle cellule chiamate zattere lipidiche per entrare nel tessuto polmonare dove è in grado di prendere dimora all’interno di cellule difensive conosciute come macrofagi, nascondendosi efficacemente all’interno del sistema immunitario.
“Usando questo meccanismo geniale, il patogeno invade e persiste all’interno dei macrofagi, nonostante il loro ruolo nell’uccidere corpi estranei. Abbiamo scoperto che le ciclodestrine ingegnerizzate si posizionano preferenzialmente su zattere lipidiche e fungono da scudo contro la penetrazione del patogeno senza alcuna tossicità per il corpo “, afferma Gref.
Le ciclodestrine possono quindi essere progettate per svolgere due funzioni salvavita: impedire agli agenti patogeni di invadere le cellule e fornire antibiotici e altri farmaci alle cellule infette, fornendo una potente arma a doppia azione contro la malattia.
Trattamento mirato con minori effetti collaterali
Inoltre, una nanoparticella brevettata e sviluppata dai ricercatori CYCLON HIT realizzata con nanoparticelle di β-ciclodestrina potrebbe consentire la somministrazione di combinazioni di antibiotici direttamente nei polmoni attraverso un inalatore, piuttosto che ingerire pillole ad azione lenta e meno efficaci.
In seguito al fallimento degli antibiotici di prima linea, la tubercolosi multiresistente è attualmente trattata con chemioterapia o antibiotici di seconda linea come l’etionamide in combinazione con altri farmaci. Ma i pazienti spesso trovano difficile rispettare regimi di trattamento che possono richiedere l’assunzione di più di 10.000 compresse per un periodo di due anni, spesso con effetti collaterali debilitanti.
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“Le ciclodestrine ingegnerizzate sono state in grado di incorporare antibiotici, preservando la loro attività e trasportandoli in sicurezza alle cellule infette”, afferma Gref. “I test effettuati su modelli animali mostrano che questo approccio consente di ottenere concentrazioni più elevate di farmaci nel sito target e meno effetti collaterali sistemici per il paziente”.
Mentre la tubercolosi multiresistente è stata un caso chiave per i ricercatori CYCLON HIT, i loro nanocarrier ciclodestrina ingegnerizzati hanno anche il potenziale per essere schierati contro una serie di altri agenti patogeni, come la Salmonella typhimurium, responsabile della grave gastroenterite; lo Staphyloccocus aureus, un agente patogeno opportunistico legato alle infezioni della pelle e alle infezioni respiratorie e i tipi di batteri gram-negativi più comunemente implicati nelle infezioni ospedaliere.
Dato che tutte le specie di batteri mutano continuamente in risposta alla pressione selettiva degli antibiotici, portando a una resistenza multipla e a una malattia potenzialmente non trattabile, sono necessari sforzi di ricerca sostenuti per sviluppare nuovi modi di fornire trattamenti efficaci.
A tal fine, il progetto CYCLON HIT ha gettato le basi per la ricerca in corso sul vasto potenziale delle ciclodestrine attraverso un programma di formazione per 11 giovani ricercatori con esperienza iniziale e cinque giovani, supportati dall’esperienza interdisciplinare di 12 istituti di ricerca e PMI innovative in tutta Europa .
Gref sostiene che le collaborazioni continuano su diversi fronti con membri del consorzio del progetto che attualmente cercano partnership con aziende per sviluppare ulteriormente e commercializzare la nanotecnologia.
