RICERCA ITALIANA     

Microbiologia delle interazioni cooperative tra microrganismi: implicazioni per il controllo della patogenesi di infezioni respiratorie e gastriche, per la caratterizzazione di biofilm microbici e per l'individuazione di nuove strategie farmacologiche anti-biofilm.

Università degli Studi "G. d'Annunzio" Chieti-Pescara

Abstract

La diffusione di infezioni associate a biofilm è oggi uno dei problemi di maggiore impatto sanitario. Ciò è dovuto ad una serie di fattori eziopatogenetici propri di alcuni microrganismi che si manifestano a causa dell'influenza dell'ambiente dell'ospite sull'espressione genica dei patogeni, ma anche al verificarsi di interazioni cooperative tra microrganismi. Ne consegue che le infezioni provocate da germi produttori di biofilm, ad esempio quelle respiratorie e gastriche, risultano difficilmente rilevabili nella routine diagnostica. Inoltre, questi microrganismi acquisiscono la capacità di sviluppare tolleranza sia alle difese dell'ospite che alle terapie antimicrobiche.
L'obiettivo specifico del presente Progetto (da considerare, per le quattro Unità Operative, come fase successiva al Progetto finanziato PRIN2005-prot. 2005061134) sarà raggiunto attraverso una ricerca "di base" cui seguirà una conseguente ricerca "applicata".
La ricerca "di base" verrà attuata per acquisire nuove conoscenze microbiologiche che sono alla base delle interazioni cooperative tra microrganismi al fine di:
a) svelare i meccanismi che modulano la costituzione del biofilm microbico prodotto da germi eziologicamente rilevanti in particolari infezioni respiratorie e gastriche;
b) comprendere nuove modalità per il controllo microbiologico della patogenesi di queste infezioni.
La ricerca >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Raffaele Piccolomini Università degli Studi "G. d'Annunzio" CHIETI-PESCARA

Obiettivo del Programma di Ricerca

Gli obiettivi finali del presente Progetto scientifico consistono:
a) nello svelare i meccanismi che modulano la costituzione del biofilm microbico prodotto da germi eziologicamente rilevanti in particolari infezioni respiratorie (S. maltophilia, S. aureus, S. pneumoniae, P. aeruginosa) e gastriche (H. pylori);
b) nel comprendere nuove modalità per il controllo microbiologico della patogenesi di queste infezioni.
c) nello sviluppo di nuove strategie farmacologiche individuando molecole con proprietà anti-adesive capaci di interferire sul processo di formazione e maturazione del biofilm.
Tali obiettivi saranno perseguiti attraverso la cooperazione stretta e coordinata delle Unità Operative afferenti al Progetto. Ciascuna Unità Operativa mettera a disposizione delle altre le proprie competenze di Biologia Molecolare, Immunologia, Batteriologia, Micologia, Virologia ed Infettivologia con la finalità di uno scambio di tecnologie ma soprattutto di informazioni e di idee. Inoltre, in funzione della dotazione, da parte di alcune Unità Operative, di grandi strumentazioni (microscopia elettronica a trasmissione e scansione, microscopia confocale laser, risonanza magnetica nucleare) si potranno implementare le competenze tecnologiche di ciascuna Unità Operativa.
Il Progetto si articolerà secondo le seguenti fasi coerenti e concordanti nelle finalità generali:
A) Caratterizzazione molecolare dei microrganismi utilizzati nello studio.
B >>>

Risultati parziali attesi

Unità Operativa I
I risultati derivanti dall’attività relativa al nostro Progetto ci consentiranno di chiarire quali siano i meccanismi alla base dell’infezione cronica sostenuta da S. maltophilia nel paziente affetto da fibrosi cistica. In particolare, lo studio della capacità di formare biofilm durante la fase di colonizzazione e della induzione di una risposta immune da parte dell’ospite saranno necessari per individuare geni di S. maltophilia espressi in maniera differenziale nell’ospite e, quindi, per la progettazione e lo sviluppo di nuove molecole atte al controllo biologico di microrganismi che, come S. maltophilia, risultano essere resistenti ad un ampio spettro di agenti antimicrobici comunemente impiegati in terapia.

Unità Operativa II.
I risultati attesi prevedono:
- L’acquisizione di nuove conoscenze sulla natura del biofilm di H.pylori.
- L’acquisizione di nuove conoscenze sul ruolo del biofilm di H.pylori nella colonizzazione della mucosa gastrica.
- L’acquisizione di nuove conoscenze sulla eventuale presenza di eDNA nella matrice extracellulare e suo ruolo nello sviluppo della variabilità genica di H.pylori.
- Ruolo dell’eDNA nello sviluppo di infezioni miste associate a multi resistenza.
- L’individuazione di nuove proteine associate allo sviluppo del biofilm di H.pylori da utilizzare come indicatori.
- Valutazione dell’efficacia di sistemi innovativi eradicanti il biofilm di H.pylori >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

La maggior parte delle popolazioni batteriche è in grado di crescere in vivo adesa a substrati di varia natura in comunità organizzate in cui gli elementi cellulari sono coesi in una matrice idratata di natura polisaccaridica-proteica (slime), formando uno strato dotato di proprietà adesive chiamato biofilm.
Diverse infezioni nosocomiali quali quelle associate all’impiego di cateteri venosi centrali, cateteri urinari, protesi valvolari cardiache ed impianti ortopedici sono chiaramente associate al biofilm prodotto sulla superficie del biomateriale (1-4).
La capacità di produrre biofilm è stata recentemente considerata essere un fattore critico nel determinismo patogenetico della fibrosi cistica (FC) e di altre malattie del tratto respiratorio associate ad infezioni batteriche ad andamento cronico. Pseudomonas aeruginosa isolato dall'escreato di pazienti FC mostra caratteri fisiologici e morfologici suggestivi per la produzione di biofilm in vivo (5). Tali comunità sessili consentirebbero al batterio di persistere nelle infezioni polmonari FC (6). P. aeruginosa organizzato come biofilm esibisce un incremento nel livello di resistenza agli antibiotici pari a 1.000 volte rispetto alla controparte planctonica (7), nonchè una maggiore capacità di eludere le difese dell'ospite (8).
Recentemente, il nostro gruppo ha dimostrato come S. maltophilia – patogeno opportunista multiresistente la cui frequenza di isolamento è in continuo aumento nei pazienti >>>