Malaria e Antibiotico-resistenza-Immagine Credit Public Domain-
Gli scienziati della Florida International University hanno scoperto il primo e unico antibiotico naturale contenente arsenico che combatte la resistenza agli antibiotici. Ora, la ricerca rivela che può fermare la trasmissione di una malattia mortale che si sta diffondendo negli Stati Uniti per la prima volta in 20 anni: la malaria.
Un team dell’Herbert Wertheim College of Medicine della FIU ha sviluppato l’arsinotricina (AST) per combattere l’aumento dei batteri resistenti agli antibiotici. I test di laboratorio hanno dimostrato che l’AST ha sconfitto efficacemente i più noti batteri, tra cui E. coli e micobatteri, che causano la tubercolosi.
Collaborando con i ricercatori sulla malaria del College of Arts, Sciences & Education, i ricercatori hanno recentemente scoperto che l’AST impedisce al Plasmodium falciparum, il parassita che causa la malaria, di infettare le zanzare, a differenza di altri attuali farmaci antimalarici. La scoperta, recentemente pubblicata su Microorganisms, apre la strada allo sviluppo dell’AST in un farmaco antimalarico più efficace per l’uomo.
“Gli attuali antimalarici non interrompono completamente la trasmissione”, ha affermato l’autore principale dello studio Masafumi Yoshinaga, Professore associato di Biologia cellulare e farmacologia. “Lo sviluppo di nuovi potenti farmaci multistadio è fondamentale per garantire l’eliminazione e l’eradicazione della malaria. Abbiamo scoperto che l’AST è un promettente composto di punta per lo sviluppo di una nuova classe di potenti antimalarici multistadio“.
Sebbene l’AST contenga arsenico, un veleno mortale incredibilmente tossico, non è arsenico puro. Infatti, fin dai primi anni del 1900, i farmaci a base di arsenico sono stati usati per curare e prevenire in sicurezza molte malattie. Quando i ricercatori della FIU hanno testato l’AST su cellule epatiche, renali e intestinali, l‘AST ha preso di mira il parassita della malaria in agguato nelle cellule umane, ma non ha danneggiato le cellule stesse.
Ogni anno nel mondo vengono segnalati circa 240 milioni di casi di malaria. La maggior parte dei casi si verifica in Africa, tuttavia, ora si sta diffondendo anche negli Stati Uniti. Recentemente, i Centri Statunitensi per il Controllo e la Prevenzione delle Malattie hanno emesso un avviso sanitario su diverse infezioni da malaria in Florida e Texas.
La malaria è una malattia infettiva causata da un protozoo, un microrganismo parassita del genere Plasmodium, che si trasmette all’uomo attraverso la puntura di zanzare del genere Anopheles. Le zanzare infette sono dette “vettori della malaria” e pungono principalmente tra il tramonto e l’alba. Solo le zanzare trasmettono la malaria. Secondo Jun Li, professore associato di scienze biologiche, ricercatore dell’Istituto di Scienze Biomolecolari e uno degli autori dello studio, la malaria si diffonde quando una zanzara morde qualcuno con la malaria e i parassiti nel sangue infettano le zanzare. Dieci giorni dopo, le zanzare infette possono pungere un’altra persona e trasmetterle la malattia. L’utilizzo del nuovo antibiotico AST per impedire ai parassiti di diffondersi alle zanzare interrompe il ciclo di vita della malaria.
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Il team ha ricevuto un brevetto statunitense per la sintesi chimica e i metodi di utilizzo dell’AST. Ma prima che l’AST possa diventare un farmaco contro l’antibiotico-resistenza e la malaria – un processo a volte lungo e costoso – il team continuerà la ricerca per indagare su come penetra nei globuli rossi umani, dove può essere ancora più efficace contro il parassita.
Immagine: ricercatori della FIU Masafumi Yoshinaga, Barry P. Rosen e Stanislaw Wnuk con la formula chimica dell’arsinotricina (AST). Credito: Florida International University-
Spiegano gli autori:
“L’arsinotricina (2-ammino-4-(idrossimetilarsinoil) butanoato, o AST, un nuovo prodotto naturale contenente arsenico sintetizzato dal batterio della rizosfera del riso Burkholderia gladioli GSRB05, è un analogo dell’amminoacido non proteinogenico del glutammato che inibisce la glutammina sintetasi procariotica (GS) o GS di tipo I (GS-I). Abbiamo precedentemente dimostrato che l’AST è un potente antibiotico ad ampio spettro che inibisce efficacemente la crescita di vari patogeni batterici, tra cui il Mycobacterium bovis BCG che è strettamente correlato al M. tuberculosis, l’agente eziologico della tubercolosi umana, la principale malattia infettiva globale. L’AST è efficace anche contro Enterobacter cloacae, esistenti ai carbapenemi. I batteri resistenti a questo “antibiotico di ultima istanza” appartengono alla categoria di massima priorità nell’elenco globale dei patogeni prioritari dell’OMS. L’arsenico è stato usato in medicina sin dai tempi dell’antica Grecia e della Cina. In epoca moderna, Paul Ehrlich ha sintetizzato chimicamente la sua “pallottola magica”, il Salvarsan aromatico organoarsenico, il primo farmaco sintetico efficace contro la sifilide. È stato il primo farmaco di successo al mondo ed è rimasto il trattamento di scelta per la sifilide fino all’avvento della penicillina negli anni ’40. Gli arsenicali, compreso il Melarsoprol organoarsenico, sono ancora in uso limitato per il trattamento della malattia del sonno da tripanosoma brucei di secondo stadio. Sebbene non più in uso negli Stati Uniti, gli arsenicali aromatici, come il Roxarsone (4-idrossi-3-nitrofenilarseniato) e il Nitarsone (4-nitrofenilarseniato), sono stati utilizzati come antimicrobici per la prevenzione delle infezioni da Coccidia e Histomonas nel pollame. In particolare, il triossido di arsenico, a lungo utilizzato nella medicina tradizionale cinese, è ora un farmaco antitumorale consolidato utilizzato in combinazione con l’acido all-trans retinoico come trattamento di scelta per la leucemia promielocitica acuta. Il successo di questo farmaco a base di arsenico per il trattamento del cancro ha ravvivato l’interesse per l’uso dell’arsenico in medicina, non solo come farmaci antitumorali, ma anche antimicrobici contro batteri patogeni, parassiti e persino virus. Nuovi organoarsenicali hanno il potenziale per essere trattamenti efficaci per la resistenza agli agenti antimicrobici. In questo studio dimostriamo che l’AST è un potente antimalarico multistadio. La nostra analisi filogenetica ha mostrato che il Plasmodium GS è più strettamente correlato al GS-I procariotico piuttosto che al GS eucariotico o al GS di tipo II (GS-II), suggerendo che l’AST potrebbe essere un efficace inibitore del Plasmodium GS. Dimostriamo inoltre che l’AST possiede un’attività antimalarica multistadio. L’AST inibisce moderatamente la proliferazione asessuata di P. falciparum mentre inibisce efficacemente P. falciparum allo stadio di trasmissione alle zanzare. Al contrario, l’AST è meno citotossico per un certo numero di linee cellulari umane, suggerendo che l’AST è altamente selettivo contro i patogeni della malaria con pochi effetti dannosi sull’ospite umano. Tra le linee cellulari umane testate, tuttavia, la linea cellulare del colon Caco-2 era relativamente più sensibile all’AST, suggerendo una potenziale tossicità intestinale dell’AST. L’AST è permeabile a varie linee cellulari umane, che non lo metabolizzano. L’AST è anche chimicamente stabile, sia extra che intracellulare. Sorprendentemente, l’AST è scarsamente assorbito dagli eritrociti umani, suggerendo che l’AST riduce la parassitemia attaccando i merozoiti rilasciati dagli schizonti piuttosto che inibendo la proliferazione dei parassiti intracellulari. Complessivamente, i nostri risultati suggeriscono che l’AST è un promettente composto di punta per lo sviluppo di una nuova classe di potenti antimalarici multistadio che combatte anche l’antibiotico-resistenza“.
“La cosa entusiasmante della nostra ricerca è che dimostra quanto l’AST sia chimicamente diverso da altri farmaci e questo ci avvicina ancora di più a farmaci più efficaci contro l’antibiotico resistenza e la malaria“, ha affermato Barry P. Rosen, illustre Professore universitario e membro del gruppo di ricerca. “Abbiamo ancora molta strada da fare prima di avere un farmaco che vada sul mercato, ma questo lavoro fondamentale spiana la strada verso questo obiettivo”.
Fonte: Microorganisms
