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- Posted By: Capuano Edoardo
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Gli scienziati hanno isolato una molecola, estratta dalle foglie del castagno europeo, con il potere di neutralizzare pericolosi batteri dello stafilococco resistenti ai farmaci.
I ricercatori hanno soprannominato 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, guidata da scienziati della Emory University e pubblicata su Frontiers in Pharmacology. (1)
«Abbiamo isolato questa molecola, nuova per la scienza, che si trova solo in quantità molto piccole nelle foglie di castagno», afferma la dottoressa Cassandra Leah Quave, (2) autrice senior dell'articolo e professoressa associata presso il Centro per lo studio della salute umana e la scuola di Emory. del Dipartimento di Dermatologia di Medicina. «Abbiamo anche mostrato come disarma lo Staphylococcus aureus resistente alla meticillina eliminando la capacità dei batteri di produrre tossine».
Lo Staphylococcus aureus resistente alla meticillina (MRSA) rappresenta una delle malattie infettive più gravi in tutto il mondo, con il CDC che lo ha etichettato come una “grave minaccia” dai Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie. L'attuale arsenale di antibiotici agisce mirando alla crescita e alla sopravvivenza batterica, che esercita una grande pressione selettiva per lo sviluppo della resistenza. Lo sviluppo di nuovi anti-infettivi che inibiscono il quorum sensing e quindi la virulenza nell'MRSA è stato ripetutamente proposto come un approccio terapeutico promettente. Ogni anno si verificano negli Stati Uniti quasi 3 milioni di infezioni resistenti agli antibiotici, che uccidono più di 35.000 persone.
Gli antibiotici agiscono uccidendo i batteri dello stafilococco, che 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 dell'MRSA, consentendo alle cellule e ai tessuti di guarire naturalmente da un'infezione senza aumentare la resistenza.
«Stiamo lavorando per la scoperta di farmaci antimicrobici con composti che funzionano in modo diverso dagli antibiotici tradizionali», afferma la dottoressa Quave. «Abbiamo urgente bisogno di queste nuove strategie. Nota che le infezioni antimicrobiche uccidono circa 700.000 persone a livello globale ogni anno e che il numero dovrebbe crescere esponenzialmente se non vengono trovati nuovi metodi di trattamento».
Il primo autore del documento Frontiers in Pharmacology è il dottor Akram Salam, che ha svolto la ricerca come studente di dottorato nel laboratorio Quave attraverso il programma di laurea in sistemi molecolari e farmacologia di Emory.
Cassandra Leah Quave è un medico etnobotanico, 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), la dottoressa Quave è una delle poche etnobotaniche con un focus sulla resistenza agli antibiotici.
La storia dietro l'attuale documento è iniziata più di dieci anni fa, quando la professoressa Quave e i 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.
Ella ha riportato i campioni al suo laboratorio per l'analisi. Entro il 2015, il suo laboratorio ha pubblicato la scoperta che un estratto delle foglie 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 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 avere tutte le funzionalità necessarie per il 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 dollari. 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 dell'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 dell'MRSA, consentendo alla pelle di guarire più rapidamente.
Il coautore John Bacsa, (3) 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 studi futuri per perfezionare e ottimizzare la molecola come potenziale terapeutico.
«Stiamo gettando le basi per nuove strategie con lo scopo di combattere le infezioni batteriche a livello clinico», afferma la dottoressa Quave. «Invece di essere eccessivamente preoccupati per il trattamento dell'agente patogeno, ci stiamo concentrando su 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 più in grado di eliminare 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.
Riferimenti:
(1) Castaneroxy A From the Leaves of Castanea sativa Inhibits Virulence in Staphylococcus aureus
Descrizione foto: La dottoressa Cassandra Quave, medico etnobotanico della Emory University, raccoglie foglie di castagno nei campi del sud Italia. - Credit: Emory University.
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: New molecule found in chestnut leaves disarms dangerous staph bacteria