Rappresentazione del sensore con i batteri (a-f) e la risposte in frequenza delle fluttuazioni di nanomovimento (g-j).
Il Cnr rivela i movimenti segreti dello Staphylococcus aureus: grazie al nanomotion sensing, si è scoperto come il ferro influenzi il metabolismo del batterio più resistente agli antibiotici, aprendo nuove strade per future terapie mirate
Il nanomotion sensing per comprendere e contrastare le infezioni batteriche.
Un gruppo di ricercatori del Cnr, insieme alle università di Urbino e Parma, hanno seguito passo dopo passo i movimenti minuscoli dello Staphylococcus aureus, che è noto per la sua resistenza agli antibiotici. In questo nuovo studio, pubblicato su Scientific Reports (1), il team ha monitorato con cura le mutazioni dello Staphylococcus aureus. Questo nuovo approccio potrebbe permettere di scoprire ed attuare nuove metodi mai usati prima contro le malattie da batteri.
I ricercatori del Cnr hanno messo sotto osservazione lo Staphylococcus aureus mentre si muoveva. La tecnologia chiamata nanomotion sensing ha catturato ogni spostamento al microscopio e non servono ipotesi quando i dati arrivano così nitidi. Questo batterio famoso per sfidare gli antibiotici ora non può più nascondersi. Ogni vibrazione, ogni minimo segnale è stato registrato passo dopo passo. Grazie a questo approccio, il movimento cellulare appare come mai prima d'ora. Lo studio apre strade diverse nel capire le difese dei microbi. Nulla è lasciato al caso, nemmeno un battito molecolare. Il risultato? Un film diretto dallo stesso microrganismo.
Per la prima volta, un gruppo di studio ha osservato il movimento su scala nanometrica in un batterio. A guidare il lavoro sono stati i ricercatori Giovanni Longo, Simone Dinarelli e Marco Girasole, insieme al loro gruppo Biotech@ISM del Cnr-Ism di Roma. Hanno lavorato fianco a fianco con esperti del Cnr-Ibf di Pisa con la partecipazione anche con docenti dell’Università di Urbino Carlo Bo, nel dipartimento di Scienze biomolecolari. Non manca il contributo dell’ateneo di Parma, specificamente dal settore di Medicina e Chirurgia. I risultati mostrano come il ferro presente nell’ambiente influisce sull’attività metabolica del microorganismo. Emergere ora è questa relazione diretta tra risorse nutritive e dinamica cellulare.
Il dottor Giovanni Longo (2) dell’Istituto del Cnr, con il suo team, ha osservato Staphylococcus aureus mentre vibrava in modo impercettibile, legato al suo metabolismo. Nel momento in cui il ferro mancava o aumentava, questi movimenti cambiavano forma. Questo elemento risultava essenziale non solo per svilupparsi, ma anche per muoversi.
Ricercatori hanno analizzato due tipi diversi di Staphylococcus aureus: uno normale, chiamato wild type, e un altro modificato geneticamente, incapace di creare siderofori, sostanze chiave per catturare il ferro. Quando il ferro era presente oppure mancava nell’ambiente, le misurazioni si concentravano su movimenti cellulari molto precisi. Con una tecnica detta nanomotion sensing, si manifestavano vibrazioni regolari, segnali forse legati alle attività vitali dei microrganismi. Oltre ai dati ottenuti grazie al sensore, altri esperimenti hanno fornito informazioni aggiuntive. Analisi chimiche e osservazioni dirette sotto il microscopio hanno mostrato come crescono i batteri in varie situazioni mentre altre metodologie classiche, come la lettura dell’assorbanza a 600 nm, hanno contribuito alla verifica delle dinamiche rilevate.
Il movimento irregolare dipende dal ferro in quanto più è presente, più il batterio si muove e brucia energia. Gli scienziati hanno accertato una chiara connessione perché questo metallo non serve solo a crescere ma potrebbe anche diventare la chiave per fermarli e quindi rappresentare una via da esplorare contro le infezioni.
«Questo studio dimostra come il nanomotion sensing possa essere un potente strumento per analizzare le vibrazioni cellulari e per esplorare in dettaglio la relazione tra l'omeostasi del ferro e il comportamento di Staphylococcus aureus», aggiunge Giovanni Longo. «Le oscillazioni osservate potrebbero aprire la strada a strategie terapeutiche innovative, mirate a disabilitare i batteri attraverso l'interruzione del loro metabolismo del ferro».
I risultati di questa ricerca non solo aprono nuove strade contro Staphylococcus aureus - famoso perché sfugge a tanti antibiotici - ma indicano anche che regolare l’equilibrio del ferro nel corpo potrebbe trasformarsi in un metodo mirato per affrontare malattie batteriche, specialmente quando i microrganismi non rispondono ai farmaci.
Riferimenti:
(1) Unveiling the real-time behaviour of Staphylococcus aureus through nanomotion sensing
(2) Giovanni Longo
Descrizione foto: Rappresentazione del sensore con i batteri (a-f) e la risposte in frequenza delle fluttuazioni di nanomovimento (g-j). - Credit: Cnr-Ism di Roma.
Versione riassuntiva a cura della Redazione ECplanet / Articolo originale: Il 'nanomotion sensing' per comprendere e contrastare le infezioni batteriche