Novel Lytic Enterococcus Phage as a Biocontrol Strategy for Multidrug-Resistant Enterococcus faecalis Biofilms on Food-Contact Surfaces: Genomic and Functional Insights

Nel mondo nascosto della sicurezza alimentare, un problema persistente si annida sulle superfici degli impianti di lavorazione lattiero-casearia. Non si tratta di un singolo batterio, ma di una comunità di essi, che vivono insieme in uno strato viscoso e protettivo noto come biofilm. Queste comunità sono formate da batteri come l'Enterococcus faecalis, che sono naturalmente resistenti e possono sopravvivere in condizioni difficili, dal calore elevato agli ambienti salini. Una volta che si attaccano alle attrezzature in acciaio inossidabile e costruiscono questi biofilm, diventano incredibilmente difficili da rimuovere. I comuni prodotti chimici per la pulizia spesso falliscono perché lo slime agisce come uno scudo, proteggendo i batteri all'interno. Questa è una preoccupazione maggiore perché questi batteri possono trasportare la resistenza agli antibiotici, rendendoli pericolosi per la salute umana, e possono deteriorare il cibo o contaminare la linea di produzione. Gli scienziati cercano da tempo un modo per rompere questi scudi senza utilizzare sostanze chimiche più aggressive che potrebbero danneggiare le attrezzature o il cibo stesso.

Un team di ricercatori provenienti dall'Egitto e dal Giappone si è rivolto al predatore naturale per eccellenza per risolvere questo problema: il batteriofago. Questi sono virus che cacciano specificamente i batteri. A differenza dei virus che infettano gli esseri umani, i batteriofagi colpiscono solo le cellule batteriche. Funzionano attaccandosi a un batterio, iniettando il proprio materiale genetico e trasformando la cellula in una fabbrica che produce più virus finché la cellula non scoppia e muore. I ricercatori hanno isolato due di questi virus da campioni di acque reflue, cercando quelli che bersagliavano specificamente il problematico Enterococcus faecalis. Hanno trovato due candidati, chiamati BV26 e BV34, e si sono posti l'obiettivo di vedere se potevano sopravvivere alle dure condizioni di un impianto lattiero-caseario ed eliminare efficacemente i biofilm batterici.

I ricercatori hanno prima esaminato l'aspetto fisico di questi virus utilizzando potenti microscopi elettronici. Hanno scoperto che entrambi i virus appartengono a una famiglia caratterizzata da una testa esagonale e una lunga coda flessibile, che ricorda una minuscola siringa pronta a colpire. Hanno poi testato quanto bene questi virus potessero sopravvivere in diversi ambienti. I risultati sono stati promettenti. I virus sono rimasti attivi in un ampio intervallo di livelli di acidità, dall'ambiente molto acido a quello molto alcalino, e potevano resistere a temperature fino a 50 gradi Celsius. Forse ancora più sorprendente, non sono stati danneggiati dalla luce ultravioletta, un metodo comune utilizzato per sterilizzare le superfici. Ciò significa che questi virus potrebbero potenzialmente essere utilizzati in strutture che si affidano alla luce UV per la pulizia, poiché i virus non verrebbero uccisi dal processo.

Per garantire che questi virus fossero sicuri da usare, il team ha sequenziato il loro intero codice genetico. Cercavano segni che i virus potessero trasportare geni dannosi, come quelli che causano malattie o rendono i batteri resistenti agli antibiotici. L'analisi ha mostrato che i virus erano puramente litici, il che significa che distruggono solo i loro ospiti e non si integrano nel DNA batterico per rimanere latenti. Fondamentalmente, la mappa genetica non ha rivelato fattori di virulenza o geni di resistenza agli antibiotici, confermando che i virus sono sicuri per l'uso in ambienti di produzione alimentare. Lo studio genetico ha anche mostrato che uno dei virus, BV26, era distinto da altri virus noti, rappresentando una nuova linea evolutiva nella famiglia dei cacciatori di Enterococcus.

Il team si è poi spostato sul test più critico: questi virus potevano effettivamente impedire ai batteri di formare un biofilm o distruggere uno già esistente? Hanno fatto crescere i batteri su coupon di acciaio inossidabile, che simulano le superfici metalliche presenti nelle attrezzature lattiero-casearie. Quando hanno applicato il virus per prevenire l'adesione dei batteri, hanno scoperto che l'effetto dipendeva dal numero di virus utilizzati. Alla concentrazione più alta, il virus ha impedito ai batteri di formare un biofilm significativo, riducendo la conta batterica di oltre tre ordini di grandezza in cinque giorni. Ciò significa che invece di milioni di batteri, ne rimanevano solo poche migliaia.

Ancora più impressionante è stata la capacità del virus di pulire un disastro già esistente. I ricercatori hanno lasciato che un biofilm maturo crescesse sull'acciaio per cinque giorni, creando uno strato spesso di batteri stabilito. Hanno poi applicato il virus e osservato cosa accadeva nei successivi 24 ore. In appena un giorno, il virus aveva ridotto il numero di batteri nel biofilm maturo di quasi sette ordini di grandezza. Questa è una riduzione massiccia, che elimina efficacementamente la stragrande maggioranza della colonia batterica che aveva impiegato giorni per costruirsi. Il virus non si è limitato a impedire la crescita dei batteri; ha attivamente smantellato l'esistente comunità.

Lo studio conclude che questo specifico virus, BV26, è uno strumento robusto ed efficace per la sicurezza alimentare. È abbastanza stabile da sopravvivere alle varie condizioni di un impianto lattiero-caseario, abbastanza sicuro da essere utilizzato senza timore di diffondere la resistenza, e abbastanza potente da sia prevenire che eliminare i persistenti film batterici sulle superfici metalliche. Sebbene i ricercatori sottolineino che siano necessari ulteriori test in reali condizioni industriali, i risultati suggeriscono un nuovo modo naturale per mantenere pulite le attrezzature di lavorazione alimentare. Utilizzando un virus che bersaglia specificamente i batteri problematici, l'industria potrebbe essere in grado di mantenere standard igienici più elevati senza fare affidamento esclusivamente su disinfettanti chimici che i batteri hanno imparato a resistere.