(Foglie di castagno-Immagine Credit Public Domain).
Gli scienziati hanno isolato una molecola, estratta dalle foglie del castagno europeo, con il potere di neutralizzare i batteri pericolosi dello stafilococco resistenti ai farmaci. Frontiers in Pharmacology ha pubblicato la scoperta, guidata da scienziati della Emory University.
I ricercatori hanno chiamato la molecola Castaneroxy A, dal genere del castagno europeo, Castanea. L’uso delle foglie di castagno nei rimedi popolari tradizionali dell’Italia rurale ha ispirato la ricerca.
“Siamo stati in grado di isolare questa molecola nuova per la scienza, che si trova solo in quantità molto piccole nelle foglie di castagno”, afferma Cassandra Quave, autrice senior dell’articolo e Professore associato presso il Centro per lo studio della salute umana e la scuola di Emory. “Abbiamo anche mostrato come la molecola disarma lo Staphylococcus aureus resistente alla meticillina eliminando la capacità dei batteri di produrre tossine“. Lo Staphylococcus aureus meticillino-resistente (MRSA) causa infezioni difficili da trattare a causa della sua resistenza agli antibiotici. È una delle malattie infettive più gravi in tutto il mondo, etichettata come una “grave minaccia” dai Centers for Disease Control and Prevention. Solo negli Stati Uniti, ogni anno si verificano quasi 3 milioni di infezioni resistenti agli antibiotici che uccidono più di 35.000 persone.
Gli antibiotici agiscono uccidendo i batteri dello stafilococco, ma possono portare a una maggiore resistenza tra quei pochi batteri che sopravvivono, generando “super batteri”. Il laboratorio Quave ha identificato composti dall’albero del pepe brasiliano, oltre al castagno europeo, che neutralizzano semplicemente gli effetti dannosi della MRSA, consentendo alle cellule e ai tessuti di guarire naturalmente da un’infezione senza aumentare la resistenza.
“Stiamo cercando di riempire la pipeline per la scoperta di farmaci antimicrobici con composti che funzionano in modo diverso dagli antibiotici tradizionali”, afferma Quave. “Abbiamo urgente bisogno di queste nuove strategie”. Le infezioni antimicrobiche uccidono circa 700.000 persone a livello globale ogni anno e il numero dovrebbe crescere esponenzialmente se non vengono trovati nuovi metodi di trattamento.
Il primo autore dell’articolo Frontiers in Pharmacology è Akram Salam, che ha svolto la ricerca come dottorando nel laboratorio Quave attraverso il programma di laurea in sistemi molecolari e farmacologia della Emory.
Quave è un etnobotanico medico, alla ricerca di rimedi vegetali tradizionali per trovare indizi promettenti per nuovi farmaci. Sebbene molti dei principali farmaci siano a base vegetale, dall’aspirina (la corteccia del salice) al Taxol (la corteccia del tasso del Pacifico), Quave è uno dei pochi etnobotanici con un focus sulla resistenza agli antibiotici.
Vedi anche:Estratto di foglie di castagno per trattare lo Staphylococcus aureus
La storia dietro l’attuale documento è iniziata più di dieci anni fa, quando Quave ei suoi colleghi hanno ricercato rapporti scritti e condotto centinaia di interviste sul campo tra le persone nelle zone rurali del sud Italia. Ciò li ha indirizzati al castagno europeo, o dolce, originario dell’Europa meridionale e dell’Asia Minore. “Nella medicina tradizionale italiana, un impacco delle foglie bollite viene applicato sulla pelle per curare ustioni, eruzioni cutanee e ferite infette”, afferma Quave.
Quave ha riportato i campioni di foglie di castagno nel suo laboratorio per l’analisi. Nel 2015, il suo laboratorio ha pubblicato la scoperta che un estratto delle foglie di castagno disarma anche i ceppi ipervirulenti di MRSA in grado di causare gravi infezioni negli atleti sani. Gli esperimenti hanno anche mostrato che l’estratto non ha disturbato i batteri normali e sani sulle cellule della pelle.
Infine, i ricercatori hanno dimostrato come funziona l’estratto, inibendo cioè, la capacità dei batteri MRSA di comunicare tra loro, un processo noto come quorum sensing. MRSA utilizza questo sistema di segnalazione di rilevamento per produrre tossine e aumentare la sua virulenza.
Per il documento attuale, i ricercatori hanno voluto isolare questi ingredienti attivi dall’estratto della pianta. Il processo è scrupoloso se eseguito manualmente, perché gli estratti vegetali in genere contengono centinaia di sostanze chimiche diverse. Ogni sostanza chimica deve essere separata e quindi testata per l’efficacia. I collettori di frazioni su larga scala, accoppiati a sistemi di cromatografia liquida ad alte prestazioni, automatizzano questo processo di separazione, ma possono costare decine di migliaia di dollari e non avevano tutte le funzionalità necessarie al laboratorio Quave.
Marco Caputo, specialista di ricerca in laboratorio, ha risolto il problema. Utilizzando un dispositivo software di un giocattolo per bambini, il creatore di robot LEGO MINDSTORMS, alcuni mattoncini LEGO e alcuni componenti di un negozio di ferramenta, Caputo ha costruito un separatore di liquidi automatizzato personalizzato per le esigenze del laboratorio per $ 500. I membri del laboratorio hanno soprannominato l’invenzione LEGO MINDSTORMS Fraction Collector. Hanno pubblicato le istruzioni su come costruirlo in un diario in modo che altri ricercatori possano sfruttare la tecnologia semplice, ma efficace.
Il laboratorio Quave ha prima separato un gruppo di molecole dall’estratto vegetale, i triterpenoidi di cicloartano e ha mostrato per la prima volta che questo gruppo blocca attivamente la virulenza MRSA. I ricercatori si sono poi immersi più a fondo, separando la singola molecola più attiva di questo gruppo, ora nota come Castaneroxy A.
“La nostra attrezzatura fatta in casa ha davvero aiutato ad accelerare il ritmo della nostra scoperta”, afferma Quave. “Siamo stati in grado di isolare questa molecola e ricavarne cristalli puri, anche se costituisce solo lo 0,0019 percento delle foglie di castagno”.
I test sulla pelle dei topi infettati da MRSA, condotti nel laboratorio del coautore Alexander Horswill presso l’Università del Colorado, hanno confermato l’efficacia della molecola nell’interrompere la virulenza MRSA, consentendo alla pelle di guarire più rapidamente.
Il coautore John Bacsa, Direttore dell’Emory Department of Chemistry’s X-ray Crystallography Center, ha caratterizzato la forma del cristallo di Castaneroxy A. Comprendere la configurazione tridimensionale del cristallo è importante per gli studi futuri per perfezionare e ottimizzare la molecola come potenziale terapeutico.
“Stiamo gettando le basi per nuove strategie per combattere le infezioni batteriche a livello clinico”, afferma Quave. “Invece di essere eccessivamente preoccupati per il trattamento dell’agente patogeno, ci stiamo concentrando sui modi per trattare meglio il paziente. Il nostro obiettivo non è uccidere i microbi, ma trovare modi per indebolirli in modo che il sistema immunitario o gli antibiotici siano in grado di eliminare meglio un’infezione”.
Emory co-autori del documento includono anche studenti laureati Caitlin Risener e Lewis Marquez; borsista post-dottorato Gina Porras; e l’ex scienziato dello staff James Lyles. Altri autori dell’Università del Colorado sono Young-Saeng Cho e Morgan Brown.
Il lavoro è stato finanziato dal Centro nazionale per la salute complementare e integrativa, dal Dipartimento di dermatologia di Emory, dall’Istituto nazionale di allergie e malattie infettive e dall’Istituto nazionale di scienze mediche generali.
Fonte: Frontiers in Pharmacology
