Emergence and genomic characterization of a carbapenem- and colistin-resistant Enterobacter chengduensis isolate carrying blaNDM-1 in Northeast China

Immaginate il mondo microscopico all'interno dei nostri corpi come una città frenetica e affollata. In questa città, ci sono molti tipi diversi di batteri che vivono in quartieri come l'intestino o i polmoni. La maggior parte del tempo, questi batteri sono coinquilini innocui. Ma a volte, alcuni diventano dei piantagrane, causando infezioni difficili da trattare. Per decenni, i medici hanno avuto una "super-arma" nel loro arsenale chiamata carbapenemi, un potente tipo di antibiotico usato quando altri medicinali falliscono. Tuttavia, proprio come in una partita a scacchi, i batteri stanno imparando a contrastare queste mosse. Si stanno evolvendo in "superbug" che possono ignorare questi farmaci. Ancora più preoccupante, alcuni di questi superbug stanno imparando a ignorare una seconda linea di difesa chiamata colistina, che è spesso l'ultima risorsa per i medici. Quando un batterio diventa resistente a entrambi, è come un criminale che ha trovato un modo per scassinare ogni serratura nella città, lasciando la polizia senza chiavi. Questo è il pericoloso territorio che gli scienziati stanno cercando di mappare: scoprire esattamente come questi batteri si stanno cambiando, dove si nascondono e quali strumenti stanno usando per sopravvivere.

In questo studio, ricercatori di un ospedale nella Cina nord-orientale hanno scoperto un nuovo tipo di piantagrane batterico che non era mai stato visto in quella regione. Hanno trovato un ceppo di un batterio chiamato Enterobacter chengduensis (chiamiamolo "Chengdu") nel tratto respiratorio di un paziente. Sebbene questa specie sia stata identificata per la prima volta nel 2015, è ancora un po' un mistero rispetto ai suoi più famosi cugini. Il team ha utilizzato un microscopio hi-tech chiamato sequenziamento dell'intero genoma per leggere l'intero manuale di istruzioni del batterio (il suo DNA). Hanno scoperto che questo specifico batterio Chengdu era una "super-spia" che trasportava un'arma pericolosa: un gene chiamato blaNDM-1. Questo gene agisce come un paio di forbici molecolari che possono tagliare e distruggere gli antibiotici carbapenemici. Ancora più sorprendente, questo batterio era anche resistente alla colistina, il farmaco di ultima istanza, anche se i ricercatori non avevano trovato i soliti geni "grimaldelli" che di solito causano quella resistenza.

Gli scienziati hanno identificato questo specifico batterio come appartenente a un gruppo familiare chiamato ST414. Confrontando il suo DNA con altri batteri di tutto il mondo, hanno scoperto che era strettamente correlato a ceppi trovati in altre parti della Cina, suggerendo che si fosse spostato o evoluto localmente. Il batterio era un maestro del travestimento, trasportando 15 geni diversi che lo aiutavano a resistere a vari antibiotici, inclusi quelli usati per i disturbi dello stomaco e i antidolorifici. Tuttavia, non era invincibile. I ricercatori lo hanno testato contro una nuova generazione di farmaci e hanno scoperto che era ancora vulnerabile a alcuni medicinali specifici, tra cui un farmaco chiamato cefiderocol e una combinazione di aztreonam e avibactam. Era anche ancora sensibile all'amikacina e al tigecicline.

Una delle parti più interessanti della storia è come il batterio sia diventato resistente alla colistina. Di solito, i batteri trasportano un gene specifico (come mcr) che agisce come uno scudo contro la colistina. Ma quando gli scienziati hanno guardato il DNA del batterio Chengdu, quello scudo era mancante. Hanno anche controllato i soliti sospetti per altri tipi di resistenza e non hanno trovato nulla. Ciò suggerisce che il batterio potrebbe stare usando un trucco segreto e nascosto — forse un cambiamento nel modo in cui controlla la propria macchina interna — che gli scienziati non hanno ancora compreso appieno. Sospettano che il pericoloso gene blaNDM-1 stia viaggiando su un piccolo pezzo circolare di DNA chiamato plasmide, che funge da chiavetta USB che i batteri possono scambiarsi tra loro per condividere i propri "superpoteri". Tuttavia, poiché il DNA era così ripetitivo e disordinato, gli scienziati non riuscivano ancora a vedere chiaramente l'intera chiavetta USB; sapevano solo che il file pericoloso era lì.

Lo studio conclude che, sebbene questo batterio sia un avversario tosto, non ha ancora vinto la guerra. È ancora suscettibile ad alcuni farmaci chiave, il che dà ai medici una possibilità di combattere. I ricercatori avvertono che, poiché questo batterio può essere trovato sia negli esseri umani che nell'ambiente, potrebbe diffondersi in modi che non comprendiamo appieno. Suggeriscono che dobbiamo tenere d'occhio questi batteri negli ospedali e nell'ambiente per evitare che diventino un problema maggiore. Questa scoperta aggiunge un nuovo capitolo alla nostra comprensione di come queste città microscopiche si stiano evolvendo, ricordandoci che la battaglia contro i superbug è una corsa continua tra scienza e natura.