Le batteriocine sono un gruppo di peptidi antimicrobici prodotti dai batteri, in grado di controllare i batteri clinicamente rilevanti e resistenti ai farmaci. Rappresentano una potenziale alternativa farmacologica per sostituire gli attuali antibiotici per il trattamento di malattie causate da batteri resistenti. Come sappiamo, il mondo sta affrontando un aumento significativo delle infezioni causate da agenti infettivi resistenti ai farmaci. Per questo motivo, le batteriocine sono ottime candidate per essere utilizzate come agenti terapeutici.
I prodotti Sterify sfruttano l’attività antimicrobica della nisina, un peptide antibatterico policiclico prodotto dal batterio Lactococcus lactis che viene utilizzato come conservante alimentare. In questo articolo abbiamo voluto condividere alcuni fatti interessanti su questa nuova classe di agenti antimicrobici, esplorando e sintetizzando una panoramica recente pubblicata sulle frontiere.
- Le batteriocine furono scoperte per la prima volta da André Gratia nel 1925. Fu coinvolto nel processo di ricerca di modi per uccidere i batteri, che portò anche allo sviluppo di antibiotici e alla scoperta del batteriofago, il tutto nell’arco di pochi anni. Ha chiamato la sua prima scoperta “colicine” perché ha ucciso E. coli.
- Le batteriocine mostrano un comportamento non tossico nei test in vitro (Cebrián et al., 2019). Ciò è confermato anche in vivo e clinicamente. Numerose ricerche hanno esaminato la biosicurezza e la tossicità delle batteriocine utilizzando una varietà di metodi di somministrazione, tra cui orale, intraperitoneale, nasale e topica. In particolare, è stato riportato che l’applicazione topica di batteriocine è stata testata con successo per l’infezione della pelle senza effetti tossici.
- Le batteriocine possono essere sintetizzate naturalmente dai produttori autoctoni. Questo meccanismo sfrutta l’escrezione delle batteriocine da parte di trasportatori ATP-binding cassette (ABC) associati alla membrana o dalla via di secrezione generale della cellula (Munoz et al., 2011). Le batteriocine possono anche essere sintetizzate naturalmente da produttori eterologhi per aumentare la resa di produzione di batteriocina dai produttori nativi, facilitando il controllo dell’espressione genica o aumentando i livelli di produzione. Le batteriocine possono anche essere sintetizzate chimicamente.
- Come previsto, le batteriocine hanno un record eccezionale per uccidere o ridurre agenti patogeni e patogeni resistenti ai farmaci durante le valutazioni in vitro (Fuchs et al., 2011; Cui et al., 2012; Gabrielsen et al., 2014; Ishibashi et al., 2014 ; Al Atya et al., 2016; Jiang et al., 2017; Aguilar-Pérez et al., 2018; Ansari et al., 2018; Denkovskienė et al., 2019; Peng et al., 2019; Newstead et al. , 2020).
- Sebbene sia un dato di fatto che l’attuale letteratura sulle batteriocine prodotte da batteri Gram-negativi sia dominata dalle batteriocine verso i batteri Gram-positivi (Jamali et al., 2019), esiste una quantità accettabile di batteriocine segnalate per avere una forte attività contro Gram -batteri negativi, inclusi i ceppi patogeni, ad esempio il gruppo piocina di tipo S di P. aeruginosa (Ghequire e De Mot, 2014), o i gruppi microcina e colicina che sono ampiamente riportati per E. coli.
- A differenza degli antibiotici, le batteriocine possono essere progettate per attaccarsi in qualsiasi punto della membrana cellulare esterna perché non hanno un recettore specifico (Bonhi e Imran, 2019) e possono essere prodotte in situ dai probiotici (Dobson et al., 2012; O’ Shea et al., 2012).
- Le batteriocine sono classificate in diversi modi, inclusa la produzione di ceppi, i comuni meccanismi di resistenza e il meccanismo di uccisione. I metodi di uccisione includono: formazione di pori, attività nucleasica, inibizione della produzione di peptidoglicani. Il sistema di denominazione è problematico per diversi motivi. In primo luogo, sarebbe più accurato nominare le batteriocine in base a ciò che uccidono se il loro spettro di uccisione coincidesse con i nomi di genere o specie. Tuttavia, le batteriocine possiedono spesso spettri che superano i limiti dei loro taxa denominati e quasi mai uccidono la maggior parte dei taxa per i quali prendono il nome. Inoltre, il nome iniziale della batteriocina di solito deriva dall’organismo che la produce piuttosto che dal ceppo specifico che uccide. Per questo motivo, utilizzare questo sistema di nomi come base teorica è impegnativo.
- Nel 2016, la nisina era l’unica batteriocina generalmente riconosciuta come sicura dalla FDA ed è stata utilizzata come conservante alimentare in diversi paesi. Inoltre, nelle piante sono state prodotte batteriocine attive contro E. coli, Salmonella e Pseudomonas aeruginosa con l’obiettivo di utilizzarle come additivi alimentari. Inoltre, è stato recentemente dimostrato che le batteriocine attive contro i batteri patogeni delle piante possono essere espresse nelle piante per fornire una robusta resistenza alle malattie delle piante.
- Secondo l’Antibacterial Agent in Preclinical Development Book del 2019 dell’OMS, 27 dei 252 agenti antimicrobici in stato di revisione preclinica sono considerati peptidi antimicrobici. In uno studio indipendente, Theuretzbacher et al. (2020) hanno identificato l’attuale pipeline antibatterica globale e hanno scoperto che 135 dei 407 progetti preclinici di 314 istituzioni private e pubbliche erano correlati alla produzione di peptidi antimicrobici sintetici e naturali, prodotti naturali e inibitori dell’LpxC e la maggior parte di queste molecole mirano ai Gram-negativi batteri.
- Il futuro di questa nuova classe di agenti terapeutici è intrigante e potrebbe portare a nuove scoperte. Campi et al. (2020) sono stati i primi a progettare la primissima batteriocina completamente de novo utilizzando un approccio di apprendimento automatico. Acuna et al. (2012) sono stati in grado di progettare batteriocine chimeriche che conservavano le proprietà di uccidere sia i batteri Gram-positivi che Gram-negativi. Inoltre, altri autori hanno preferito riutilizzare le batteriocine sfruttando la loro capacità contro le cellule tumorali (Varas et al., 2020).
