Sviluppo di strategie innovative per il controllo delle malattie da infezione: valutazione di trattamenti antimicrobici attraverso modelli di biofilm microbici e ingegnerizzazione di lieviti produttori di RNA interferenti per il controllo delle malattie a trasmissione vettoriale

Le malattie da infezione, incluse quelle a trasmissione vettoriale, costituiscono una sfida sempre più complessa e critica per la sanità pubblica globale, principalmente a causa della crescente diffusione di farmacoresistenze nei microrganismi e di resistenze agli insetticidi negli artropodi. Questo fenomeno, strettamente correlato all’uso improprio e intensivo di antimicrobici e insetticidi, accelera l’evoluzione e la selezione di ceppi resistenti, riducendo progressivamente l’efficacia delle terapie disponibili e complicando il controllo della diffusione delle infezioni trasmesse da artropodi. Il fenomeno della farmacoresistenza microbica è ulteriormente aggravato dalla capacità dei microrganismi di aderire alle superfici corporee e alle superfici di impianti e protesi, formando biofilm, comunità microbiche strutturalmente e funzionalmente organizzate, intrinsecamente più resistenti all’azione del sistema immunitario e degli antimicrobici. Le infezioni biofilm-correlate sono quindi spesso croniche e difficili da trattare e ulteriormente problematiche quando sostenute da microrganismi farmacoresistenti. Nella presente tesi di dottorato sono presentati i risultati di studi condotti per affrontare le problematiche connesse ai fenomeni di resistenza sia ad antimicrobici convenzionali sia agli insetticidi, con l’obiettivo di sviluppare strategie innovative per il controllo delle malattie da infezione. Per sviluppare nuove strategie terapeutiche nei confronti di microrganismi produttori di biofilm, inclusi batteri farmaco resistenti, è stata valutata l’attività di due peptidi sintetici di derivazione anticorpale, K10T-TT e L18R, nei confronti di modelli di biofilm sviluppati su diverse superfici. In particolare, l’attività di K10T-TT è stata valutata nei confronti di isolati di Escherichia coli produttori di β-lattamasi a spettro esteso, resistenti a cefalosporine di terza generazione, in grado di formare biofilm su acciaio inossidabile, materiale comunemente impiegato nelle protesi ortopediche. L’attività di L18R è stata valutata nei confronti di biofilm monomicrobici e polimicrobici formati da Enterococcus faecalis, frequentemente associato ad infezioni endodontiche, e da Candida albicans, patogeno opportunista presente nel cavo orale. Per questi saggi sono stati utilizzati modelli di biofilm formati su superfici di idrossiapatite, in grado di simulare lo smalto dentale, o su resine composite comunemente impiegate nella realizzazione di corone protesiche da fissare agli impianti dentali. Per valutare il potenziale effetto positivo di L18R per la rigenerazione dei tessuti perimplantari, sono stati esaminati anche i suoi potenziali effetti stimolatori su fibroblasti gengivali umani (HGF1) aderenti alle stesse resine. Per sviluppare strategie innovative per il controllo delle malattie da infezione a trasmissione vettoriale è stato prodotto e valutato un sistema di silenziamento genico mediato da RNA potenzialmente in grado di silenziare specifici geni responsabili di resistenza negli artropodi, ripristinando la sensibilità agli insetticidi, oppure di inibire geni essenziali per crescita e sviluppo. In particolare, il lievito Saccharomyces cerevisiae è stato ingegnerizzato quale sistema di produzione e veicolazione di RNA interferenti in grado di silenziare i geni della chitina sintasi (chs), riconosciuti in letteratura come associati a resistenza nelle zanzare del genere Culex, un vettore molto diffuso nelle regioni del Mediterraneo. I risultati ottenuti nell’ambito di entrambe le linee di ricerca dimostrano il potenziale di queste strategie nella gestione delle infezioni associate a biofilm microbici e a quelle trasmesse da vettori, definendo le basi per ulteriori studi finalizzati allo sviluppo di alternative ai trattamenti antimicrobici convenzionali e alle attuali strategie di controllo delle malattie a trasmissione vettoriale.