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Guarire con l’aiuto di organismi marini non è un’utopia. Già 12 farmaci salvavita, ad esempio contro il cancro, sono stati sviluppati da organismi marini e dal loro microbiota simbiotico. Il loro elevato potenziale per lo sviluppo di farmaci è ostacolato dal lungo e costoso processo di scoperta.
Il gruppo di ricerca dell’Unità di ricerca sulla chimica dei prodotti naturali marini del GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel, supportato da approcci automatici computerizzati, ha ora scoperto con successo molecole marine come potenziali rimedi contro le infezioni e il cancro della pelle in un’alga e la sua origine fungina dal fiordo di Kiel.
Il processo di ricerca dei principi attivi marini inizia con l’estrazione di macro e microrganismi marini, seguita dalla purificazione e caratterizzazione dei loro nuovi componenti chimici bioattivi che sono destinati ad essere utilizzati per lo sviluppo di nuove terapie.
“Una delle maggiori insidie nella ricerca sui farmaci è l’isolamento di molecole naturali già descritte, utilizzando il processo di isolamento guidato dalla bioattività “classica”. Questo approccio è complicato e spesso soggetto a errori”, dice il Prof. Dr. Deniz Tasdemir, capo dell’unità di ricerca Chimica dei prodotti naturali marini presso GEOMAR e GEOMAR Center for Marine Biotechnology.
Nel suo gruppo di ricerca, Tasdemir ha affrontato questo problema attraverso approcci automatizzati basati su computer in combinazione con screening della bioattività. In uno studio di un anno, è stato scoperto che l’alga marrone Fucus vesiculosus del fiordo di Kiel, inibisce il batterio patogeno Staphylococcus aureus resistente alla meticillina (MRSA) che causa infezioni ospedaliere.
“Le strategie di bioinformatica basate su algoritmi e gli strumenti di apprendimento automatico ci hanno permesso di mappare il massiccio metaboloma dell’alga marrone e allo stesso tempo prevedere i cluster molecolari responsabili della loro attività antibiotica”, ha affermato la Dr.ssa Larissa Büdenbender, ex post dottoranda del gruppo del Prof. Tasdemir e primo autore di uno dei due articoli ora pubblicati sulla rivista Marine Drugs. “Gli algoritmi applicati in questo studio raggruppano le famiglie molecolari in reti complesse in base ai loro punteggi di somiglianza chimica nelle analisi di spettrometria di massa e insieme agli strumenti di apprendimento automatico in silico, ci aiutano a identificare chimicamente i nuovi e noti composti già presenti nell’estratto”.
Molti funghi vivono anche in simbiosi sulle superfici e all’interno delle alghe. Queste sono anche fonti promettenti per la scoperta e lo sviluppo di nuovi farmaci. Bicheng Fan, un dottorando del Professor Tasdemir, ha isolato più di 120 funghi simbiotici e ha studiato il fungo Pyrenochaetopsis sp. in dettaglio, poiché uccide efficacemente le cellule tumorali della pelle del tipo melanoma con bassa citotossicità e ha un inventario chimico molto ricco. Bicheng ha anche usato approcci automatici computerizzati per isolare molecole speciali. Lo studio è stato recentemente pubblicato anche su Marine Drugs.
Secondo il Prof Tasdemir, questo è solo il secondo studio chimico sul genere fungino Pyrenochaetopsis precedentemente inesplorato. “I funghi, che abbiamo isolato in condizioni ottimali di laboratorio, sono una fonte consolidata di agenti anticancro naturali. Abbiamo trovato diversi nuovi prodotti naturali, che abbiamo chiamato pirenosetine A e B che hanno un alto potenziale per combattere il cancro della pelle “, continua il chimico.
“In conclusione”, dice Tasdemir, “abbiamo dimostrato che i galattolipidi e le fluorotannine, costituenti delle membrane e delle pareti cellulari, sono responsabili dell’attività antimicrobica di F. vesiculosus. Questi metaboliti sono di grande rilevanza ecologica per le alghe in quanto possono regolare la formazione di biofilm sulla superficie delle alghe e quindi fornire un vantaggio competitivo in quanto questi metaboliti proteggono le alghe da agenti patogeni e un’epibiosi eccessiva.
“L’accesso alla rivoluzionaria genomica, metabolomica, bioinformatica e strumenti di apprendimento automatico consentirà, in modo senza precedenti, una nuova e rapida scoperta di composti marini e un uso efficiente per il successivo sviluppo di farmaci con partner industriali “, conclude il Professor Tasdemir.
