HomeRICERCA & SALUTECiclodestrine: le vecchie capsule re-ingegnerizzate contro i batteri resistenti

Ciclodestrine: le vecchie capsule re-ingegnerizzate contro i batteri resistenti

Una molecola organica composta da zuccheri semplici potrebbe diventare un’arma potente nella lotta contro la crescente resistenza agli antibiotici, secondo i ricercatori che hanno sviluppato una nuova tecnica mirata di 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 – come trasportatore progettato da nanotecnologia per antibiotici e altri farmaci. Hanno scoperto che le nanocarrier di ciclodestrina possono essere sviluppate non solo per incapsulare e proteggere efficacemente gli antibiotici per combattere i batteri resistenti, ma che queste molecole possiedono anche proprietà antimicrobiche uniche. Mirando alla tubercolosi, una delle principali cause di morte in tutto il mondo che ogni anno causa oltre 1,5 milioni di vittime, il team CYCLON HIT ha studiato un metodo per consegnare nanoparticelle di ciclodestrina potenziate dagli antibiotici direttamente nei polmoni, l’organo bersaglio del batterio Mycobacterium tuberculosis. Questo batterio altamente specializzato utilizza strutture della membrana cellulare chiamate zattere lipidiche (lipid rafts) per penetrare nel tessuto polmonare dove è in grado di risiedere all’interno di cellule difensive note come macrofagi, nascondendosi efficacemente all’interno del sistema immunitario.

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 le malattie. Inoltre, una nanoparticella brevettata sviluppata dai ricercatori di CYCLON HIT a base di nanoparticelle di ciclodestrina potrebbe consentire la somministrazione di combinazioni di farmaci antibiotici direttamente nei polmoni tramite un inalatore anziché i pazienti che devono ingerire pillole ad azione lenta e meno efficaci. A seguito del 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 hanno spesso difficoltà a rispettare i regimi di trattamento che possono richiedere l’assunzione di oltre 10.000 compresse in un periodo di due anni, spesso con effetti collaterali debilitanti. Le ciclodestrine ingegnerizzate sono state in grado di incorporare antibiotici, preservando la loro attività e consegnandoli in modo sicuro alle cellule infette. Test effettuati su modelli animali mostrano che questo approccio consente di ottenere concentrazioni più elevate di farmaco nel sito target e meno effetti collaterali sistemici per il paziente.

Le nanoparticelle vuote di pβ-CD sono in grado di compromettere l’instaurarsi di Mycobacterium tuberculosis dopo somministrazione polmonare nei topi. pβCD ostacola la colonizzazione dei macrofagi da parte di Mtb interferendo con le zattere lipidiche cellulari, senza indurre tossicità. Mentre la tubercolosi multi-farmaco è stata un caso chiave per i ricercatori del CYCLON HIT, i loro nanocarrier di ciclodestrina ingegnerizzati hanno anche il potenziale di essere schierati contro una serie di altri agenti patogeni, come il Salmonella typhimurium, responsabile della gastroenterite grave; o tipi di batteri gram-negativi più comunemente implicati nelle infezioni ospedaliere; ancora una volta, lo Staphyloccocus aureus, un patogeno opportunistico collegato alle infezioni della pelle e delle vie respiratorie. Dato che tutte le specie di batteri mutano continuamente in risposta alla pressione selettiva degli antibiotici, portando a resistenza multi-farmaco e malattie potenzialmente non trattabili, sono necessari sforzi di ricerca sostenuta 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 ricercatori in fase iniziale e cinque giovani esperti, supportato dall’esperienza interdisciplinare di 12 istituti di ricerca in Europa.

Ruxandra Gref, coordinatrice del progetto, Centre National de la Recherche Scientifique in Francia, ha spiegato: “La tubercolosi multi-farmaco resistente è un grave problema di salute pubblica, che riguarda circa mezzo milione di casi ogni anno. Abbiamo adottato un approccio totalmente innovativo in cui le ciclodestrine non vengono utilizzate solo come nanocarrier di combinazioni di farmaci, ma svolgono anche un ruolo attivo nella lotta alle infezioni interferendo con il meccanismo attraverso il quale i batteri invadono le cellule. Le ciclodestrine sono state utilizzate come vettori di farmaci originali da alcuni decenni ormai. Abbiamo appena reimpegnato queste molecole in un modo nuovo. Usando questo ingegnoso meccanismo, l’agente patogeno invade e persiste all’interno dei macrofagi nonostante il loro ruolo nell’uccidere corpi estranei. Abbiamo scoperto che le ciclodestrine ingegnerizzate si localizzano preferenzialmente anche sulle zattere lipidiche e fungono da scudo contro la penetrazione di agenti patogeni senza alcuna tossicità per il corpo”.

  • A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.

Pubblicazioni scientifiche

Machelart A et al. ACS Nano 2019 Apr 23; 13(4):3992-4007.

Wankar J, Salzano G et al. Int J Pharm. 2017; 531(2):568-76.

Costa-Gouveia J et al., Gref R. Sci Rep. 2017 Jul; 7(1):5390.

Duchene D et al. Curr Pharm Biotechnol. 2016;17(3):248-55.

Dott. Gianfrancesco Cormaci
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry residency in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Guardia medica presso strutture private dal 2010 - Detentore di due brevetti sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento immunologicamente neutralizzata (owner of patents concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Responsabile del reparto Ricerca e Sviluppo per la società CoFood s.r.l. (leader of the R&D for the partnership CoFood s.r.l.) - Autore di un libro riguardante la salute e l'alimentazione, con approfondimenti su come questa condizioni tutti i sistemi corporei. - Autore di articoli su informazione medica e salute sui siti web salutesicilia.com, medicomunicare.it e in lingua inglese sul sito www.medicomunicare.com
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