A novel chromosomally encoded OXA-12-like β-lactamase variant (bla OXA-1433 ) in a new Aeromonas veronii sequence type (ST3591) from ready-to-eat oysters

I batteri sono maestri dell'adattamento, in continua evoluzione di nuovi modi per sopravvivere in ambienti mutevoli. Uno dei loro strumenti di sopravvivenza più potenti è la capacità di resistere agli antibiotici, i medicinali progettati per ucciderli. Questa resistenza non è solo un problema che si riscontra negli ospedali; circola liberamente nei fiumi, negli oceani e nel cibo che mangiamo. I prodotti ittici, in particolare i molluschi come le ostriche, vivono all'intersezione tra il mondo naturale e il consumo umano. Poiché le ostriche filtrano enormi quantità d'acqua per nutrirsi, possono concentrare batteri e materiale genetico dal loro ambiente circostante. Questo le rende una finestra critica per comprendere come i geni della resistenza si muovano attraverso l'ambiente e potenzialmente raggiungano le persone. Gli scienziati sono sempre più interessati ai batteri presenti nei prodotti ittici pronti al consumo, non solo per garantire la sicurezza alimentare, ma anche per tracciare l'evoluzione naturale di questi difensori microscopici prima che diventino una minaccia per la salute umana.

In uno studio recente, i ricercatori hanno esaminato ostriche pronte al consumo provenienti da una fonte commerciale a Florianópolis, in Brasile, per vedere quali batteri trasportassero. Tra i campioni, hanno trovato un tipo specifico di batterio chiamato Aeromonas veronii. Sebbene questo batterio sia comune negli ambienti acquatici, quello trovato in queste ostriche era insolito. Apparteneva a una famiglia genetica, o tipo di sequenza, precedentemente sconosciuta, che i ricercatori hanno designato come ST3591. Più importante ancora, questo ceppo specifico mostrava resistenza a una potente classe di antibiotici noti come carbapenemi. Questi farmaci sono spesso considerati l'ultima risorsa per trattare infezioni gravi, quindi trovare un batterio capace di resistere a essi nel cibo è significativo. Il team si è posto l'obiettivo di capire esattamente come questo batterio avesse ottenuto tale resistenza e da dove provenissero le istruzioni genetiche per essa.

Per risolvere questo mistero, gli scienziati hanno utilizzato l'avanzato sequenziamento genetico per leggere l'intero manuale di istruzioni, o genoma, del batterio. Hanno combinato due diverse tecnologie di sequenziamento per garantire di aver catturato ogni dettaglio del DNA dell'organismo. Questa mappa genetica di alta qualità ha permesso loro di identificare i geni specifici responsabili della resistenza agli antibiotici. Hanno scoperto che il batterio trasportava una nuova versione di un gene chiamato blaOXA-1433. Questo gene produce un enzima, un tipo di proteina che agisce come forbici molecolari, capace di tagliare e distruggere gli antibiotici carbapenemici. I ricercatori hanno chiamato questa nuova variante enzimatica OXA-1433. È un parente stretto di un enzima noto chiamato OXA-12, con cui condivide quasi il 95 percento dei suoi mattoni amminoacidici, ma differisce in 13 punti specifici. Nonostante queste piccole differenze, il nuovo enzima ha mantenuto le caratteristiche strutturali essenziali necessarie per funzionare come carbapenemasi, neutralizzando efficacemente il farmaco.

Lo studio è andato oltre la semplice identificazione del gene; ha indagato dove questo gene vivesse all'interno del DNA del batterio e se potesse facilmente spostarsi in altri batteri. I ricercatori hanno scoperto che il gene blaOXA-1433 era inserito direttamente nel cromosoma principale del batterio, la biblioteca centrale delle sue informazioni genetiche. Era circondato da geni stabili ed essenziali di cui il batterio ha bisogno per sopravvivere, come quelli coinvolti nella costruzione della sua parete cellulare e nella generazione di energia. Fondamentalmente, l'area intorno a questo gene di resistenza mancava degli elementi genetici mobili, come i geni saltanti o i plasmidi, che di solito aiutano la resistenza a diffondersi rapidamente tra diversi batteri. Ciò suggerisce che la resistenza sia una caratteristica intrinseca, integrata in questo specifico lignaggio batterico, piuttosto che un tratto acquisito di recente che potrebbe essere facilmente trasmesso. Il gene appare come una parte stabile della storia evolutiva del batterio, mantenuta nel tempo all'interno di questo gruppo di batteri acquatici.

Per confermare che questo nuovo gene fosse effettivamente la causa della resistenza, il team ha eseguito test di laboratorio. Hanno esposto il batterio all'imipenem, un tipo di antibiotico carbapenemico, e hanno osservato se i batteri fossero in grado di scomporlo. I risultati hanno mostrato che il batterio ha idrolizzato, o scomposto, con successo l'antibiotico. Hanno anche testato se la resistenza dipendesse dagli ioni metallici, che è una caratteristica di una classe diversa di enzimi di resistenza. Il test ha mostrato che la resistenza rimaneva forte anche quando gli ioni metallici venivano bloccati, confermando che l'enzima OXA-1433, che non dipende dai metalli, era l'agente attivo. Questa scoperta ha escluso la possibilità che un altro tipo di enzima, che il batterio possiede anche ma che richiede metalli per funzionare, fosse la causa primaria della resistenza.

La scoperta di questo nuovo tipo di sequenza e del suo unico gene di resistenza evidenzia la diversità nascosta dei batteri che vivono nella nostra catena alimentare. I ricercatori hanno scoperto che questo specifico ceppo di Aeromonas veronii, con la sua nuova identità genetica e la sua resistenza cromosomialmente codificata e stabile, rappresenta una combinazione di tratti precedentemente sconosciuta nell'ambiente. Sebbene questo particolare batterio non sia attualmente una causa maggiore di malattie umane, la sua presenza nelle ostriche pronte al consumo serve da promemoria del fatto che gli ecosistemi acquatici sono serbatoi dinamici di innovazione genetica. Lo studio suggerisce che l'evoluzione della resistenza agli antibiotici è un processo naturale in corso che avviene nella catena alimentare, guidato dalla costante adattazione dei batteri ai loro ambienti. Monitorando questi cambiamenti nei prodotti ittici, gli scienziati possono comprendere meglio le origini e la stabilità dei geni della resistenza, fornendo un quadro più chiaro di come i difensori microscopici evolvano prima di incontrare un paziente umano.