Simulazioni computazionali svelano nuovi dettagli sui meccanismi molecolari alla base della multi-resistenza batterica agli antibiotici.
Due studi pubblicati sulla prestigiosa rivista Nature Communications vedono un importante contributo scientifico dell’Università di Cagliari, in particolare del dipartimento di Fisica, grazie al lavoro di Attilio V. Vargiu e Mohd Athar. I risultati sono frutto di collaborazioni internazionali che confermano il ruolo crescente dell’Ateneo cagliaritano nella ricerca sui meccanismi molecolari della resistenza antimicrobica.
La resistenza agli antibiotici rappresenta oggi una delle più gravi emergenze sanitarie globali. Tra i principali sistemi che consentono ai batteri di sopravvivere ai farmaci vi sono le efflux pumps, veri e propri “cannoni molecolari” che espellono gli antibiotici fuori dalla cellula batterica riducendone l’efficacia terapeutica. Comprendere nel dettaglio il funzionamento di questi meccanismi è quindi una delle sfide più importanti della ricerca biomedica contemporanea.
In questo contesto si inserisce l’attività di simulazione molecolare sviluppata all’Università di Cagliari, principalmente da Mohd Athar, ricercatore PNRR nell’ambito del progetto INF-ACT coordinato per UniCA dal prof. Enzo Tramontano. Attraverso sofisticate tecniche di biofisica computazionale, i ricercatori sono in grado di osservare e analizzare i processi molecolari che permettono ai batteri di difendersi dagli antibiotici.
Il primo studio, realizzato insieme a Eamonn Reading della University of Southampton e ad altri collaboratori internazionali, ha permesso di chiarire come sostanze tossiche e molecole estranee vengano espulse dai batteri attraverso una efflux pump che si attiva in condizioni ambientali difficili, come quelle dell’intestino, caratterizzate da scarsità di nutrienti e da un ambiente acido.
Il secondo lavoro, condotto con un ampio team di ricercatori affiliati alla Goethe-University Frankfurt, al Tokyo Institute of Technology, alla Osaka University e alla University of Konstanz, dimostra invece come queste pompe molecolari riescano a riconoscere e “sequestrare” farmaci molto diversi tra loro. Le simulazioni mostrano infatti che le cavità interne delle pompe sono estremamente flessibili e possono adattarsi a molecole differenti, contribuendo così alla perdita di efficacia di numerosi antibiotici. In modo figurato, queste strutture si comportano come spugne dotate di cavità dinamiche, capaci di raccogliere oggetti diversi e di “strizzarli” fuori dalla cellula.
Nel loro insieme, i risultati dimostrano come la biofisica computazionale possa funzionare come un vero e proprio microscopio virtuale, capace di osservare in tempo reale i processi molecolari alla base della resistenza agli antibiotici. I contributi rafforzano il ruolo dell’Università di Cagliari nello studio dei meccanismi di adattamento batterico e aprono nuove prospettive per la progettazione di terapie più efficaci. Allo stesso tempo, testimoniano la capacità dell’Ateneo di inserirsi in reti scientifiche internazionali di alto livello e di attrarre ricercatori di talento provenienti dall’estero, come il dott. Athar.
Il dott. Mohd Athar ci spiega l’obiettivo dello studio:
La resistenza agli antibiotici nasce spesso da movimenti invisibili che avvengono su scala molecolare. Con le simulazioni di dinamica molecolare possiamo osservare questi processi in tempo reale e capire come le pompe batteriche riconoscono ed espellono farmaci molto diversi tra loro. Questo ci permette non solo di spiegare perché alcune terapie smettono di funzionare, ma anche di prevedere come la resistenza potrà evolvere a seguito di mutazioni. L’obiettivo finale è usare queste conoscenze per progettare molecole capaci di bloccare le pompe di efflusso o aggirarne i meccanismi di difesa. In questo modo, la simulazione computazionale diventa uno strumento concreto per sviluppare antibiotici più efficaci e contribuire alla lotta globale contro i superbatteri.
Gli articoli sono disponibili ai seguenti link: