Sfruttare i virus per ottenere alimenti più sicuri
Utilizzare i virus per eliminare specifici ceppi batterici può essere un modo efficace per superare l’antibiotico resistenza
State rientrando a casa e come sempre inserite la chiave nella serratura per aprire la porta di casa. Un gesto semplice che molte persone fanno ogni giorno senza pensarci. Soffermarsi però per un attimo sul meccanismo che sta alla base di questa operazione può aiutarci a capire meglio una recente scoperta scientifica. La chiave che utilizziamo è specifica e aprirà una porta sola e non altre.
In maniera simile molti virus possono infettare ospiti specifici. Ce ne siamo accorti tutti con la pandemia di coronavirus: l’infezione di Sars-CoV-2 fino al 2019 doveva essere limitata ad alcuni animali. Il serbatoio naturale, dove il virus si moltiplica senza causare gravi malattie, potrebbe essere un pipistrello come per Sars-CoV-1, ma non è stato ancora identificato con certezza (questo non è insolito: anche per il virus Ebola ci manca questa informazione, ma è molto probabile sia anche qui un pipistrello).
Ma a un certo punto il nuovo coronavirus è mutato a sufficienza da poter uscire dal suo serbatoio e infettare le cellule umane, e quelle di molte altre specie animali.
Questo meccanismo chiave-serratura è stato studiato e utilizzato da un gruppo di ricerca che ha sviluppato un nuovo gel antibatterico da utilizzare sugli alimenti.
I ricercatori sono riusciti a sviluppare delle microscopiche biglie ricche di virus batteriofagi che possono essere spruzzate come un normale spray.
L’idea alla base è semplice: se ci sono virus che infettano e uccidono batteri pericolosi per l’uomo, perché non sfruttarli per rendere il cibo più sicuro?
Il virus in questione si chiama M13 e una delle proteine del suo capside riconosce in maniera specifica (chiave e serratura appunto) il batterio Escherichia coli. Questo batterio si trova abitualmente nel nostro intestino così come in quello di altri animali e fa parte della flora batterica intestinale. In alcune condizioni però E. coli può provocare malattie intestinali e infezioni del tratto urinario, meningiti, peritoniti, setticemie e polmoniti. Non è raro che in questi casi l’infezione sia dovuta all’ingestione di alimenti contaminati. Un’idea che viene da lontano
Prima della penicillina i virus sembravano un’arma promettente nella lotta contro i batteri, ma lo sviluppo degli antibiotici a partire dagli anni Quaranta ha rallentato le ricerche con questo approccio. C’è solo un problema: anche i batteri si evolvono, e lo fanno molto in fretta. L’uso, e soprattutto l’abuso di antibiotici in medicina e negli allevamenti ha nel tempo selezionato batteri immuni a questo miracolo della medicina. Le antibiotico-resistenze si possono diffondere molto in fretta, poiché i batteri possono scambiarsi orizzontalmente i geni che conferiscono questa proprietà, anche tra specie diverse.
Tutto questo ha ridato slancio agli studi sui virus nella lotta ai batteri.
Avere a disposizione un antibatterico su base virale ha diversi vantaggi. Innanzitutto, questi virus, a differenza degli antibiotici classici, non uccidono altri batteri presenti sul cibo. Inoltre, non vanno a intaccare sapore, colore, consistenza e proprietà nutrizionali dell’alimento. Nonostante la potenzialità però questo tipo di processo non si è diffuso su larga scala. Non è infatti semplice trovare un modo per diffondere in maniera precisa, efficace e stabile i virus. Essere riusciti a ottenere un microgel da poter spruzzare è quello che rende questa scoperta interessante. I gel infatti hanno una superficie grande che permette un maggior contatto con i batteri. Inoltre la loro applicazione è abbastanza semplice ed essendo liquidi resistono anche all’essiccamento.
Costruire un gel antimicrobico efficace
Per far si che tante particelle virali si uniscano in piccolissime biglie che formino un gel, gli scienziati hanno dovuto trovare una molecola che facesse da legante tra i virus. Nello studio ne sono state testate due: la glutaraldeide e la 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide. La seconda è particolarmente promettente perché dopo aver legato due particelle virali, viene eliminata con un semplice lavaggio con acqua.
Il microgel così ottenuto è stato testato su un’insalata e un pezzo di carne artificialmente contaminati con Escherichia coli O157:H7; uno dei sierotipi più pericolosi di E. coli nelle infezioni alimentari. La carne e l’insalata sono due tra gli alimenti più comuni contaminati da questo batterio
In entrambi i casi non si nota nessuna differenza con il cibo non contaminato e il gel è stato in grado di uccidere più del 99% dei batteri presenti sul cibo.
Nello studio i ricercatori descrivono un sistema semplice, efficiente, senza utilizzo di solventi e a basso consumo di energia per la formazione di microgel virali.
Le particelle virali una volta spruzzate sulla superficie desiderata si comportano come in natura. Riconoscono l’ospite, lo infettano e si riproducono al suo interno facendolo morire. La speranza dei ricercatori è quella di ottenere lo stesso risultato anche per altri tipi di batteri alimentari.
Riferimenti:
Tian, L., He, L., Jackson, K. et al. Self-assembling nanofibrous bacteriophage microgels as sprayable antimicrobials targeting multidrug-resistant bacteria. Nat Commun 13, 7158 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-34803-7
Immagine: da Pixabay
In maniera simile molti virus possono infettare ospiti specifici. Ce ne siamo accorti tutti con la pandemia di coronavirus: l’infezione di Sars-CoV-2 fino al 2019 doveva essere limitata ad alcuni animali. Il serbatoio naturale, dove il virus si moltiplica senza causare gravi malattie, potrebbe essere un pipistrello come per Sars-CoV-1, ma non è stato ancora identificato con certezza (questo non è insolito: anche per il virus Ebola ci manca questa informazione, ma è molto probabile sia anche qui un pipistrello).
Ma a un certo punto il nuovo coronavirus è mutato a sufficienza da poter uscire dal suo serbatoio e infettare le cellule umane, e quelle di molte altre specie animali.
Questo meccanismo chiave-serratura è stato studiato e utilizzato da un gruppo di ricerca che ha sviluppato un nuovo gel antibatterico da utilizzare sugli alimenti.
I ricercatori sono riusciti a sviluppare delle microscopiche biglie ricche di virus batteriofagi che possono essere spruzzate come un normale spray.
L’idea alla base è semplice: se ci sono virus che infettano e uccidono batteri pericolosi per l’uomo, perché non sfruttarli per rendere il cibo più sicuro?
Il virus in questione si chiama M13 e una delle proteine del suo capside riconosce in maniera specifica (chiave e serratura appunto) il batterio Escherichia coli. Questo batterio si trova abitualmente nel nostro intestino così come in quello di altri animali e fa parte della flora batterica intestinale. In alcune condizioni però E. coli può provocare malattie intestinali e infezioni del tratto urinario, meningiti, peritoniti, setticemie e polmoniti. Non è raro che in questi casi l’infezione sia dovuta all’ingestione di alimenti contaminati. Un’idea che viene da lontano
Prima della penicillina i virus sembravano un’arma promettente nella lotta contro i batteri, ma lo sviluppo degli antibiotici a partire dagli anni Quaranta ha rallentato le ricerche con questo approccio. C’è solo un problema: anche i batteri si evolvono, e lo fanno molto in fretta. L’uso, e soprattutto l’abuso di antibiotici in medicina e negli allevamenti ha nel tempo selezionato batteri immuni a questo miracolo della medicina. Le antibiotico-resistenze si possono diffondere molto in fretta, poiché i batteri possono scambiarsi orizzontalmente i geni che conferiscono questa proprietà, anche tra specie diverse.
Tutto questo ha ridato slancio agli studi sui virus nella lotta ai batteri.
Avere a disposizione un antibatterico su base virale ha diversi vantaggi. Innanzitutto, questi virus, a differenza degli antibiotici classici, non uccidono altri batteri presenti sul cibo. Inoltre, non vanno a intaccare sapore, colore, consistenza e proprietà nutrizionali dell’alimento. Nonostante la potenzialità però questo tipo di processo non si è diffuso su larga scala. Non è infatti semplice trovare un modo per diffondere in maniera precisa, efficace e stabile i virus. Essere riusciti a ottenere un microgel da poter spruzzare è quello che rende questa scoperta interessante. I gel infatti hanno una superficie grande che permette un maggior contatto con i batteri. Inoltre la loro applicazione è abbastanza semplice ed essendo liquidi resistono anche all’essiccamento.
La struttura filamentosa del batteriofago M13, un virus che infetta Escherichia coli. Immagine: J3D3, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons
Per far si che tante particelle virali si uniscano in piccolissime biglie che formino un gel, gli scienziati hanno dovuto trovare una molecola che facesse da legante tra i virus. Nello studio ne sono state testate due: la glutaraldeide e la 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide. La seconda è particolarmente promettente perché dopo aver legato due particelle virali, viene eliminata con un semplice lavaggio con acqua.
Il microgel così ottenuto è stato testato su un’insalata e un pezzo di carne artificialmente contaminati con Escherichia coli O157:H7; uno dei sierotipi più pericolosi di E. coli nelle infezioni alimentari. La carne e l’insalata sono due tra gli alimenti più comuni contaminati da questo batterio
In entrambi i casi non si nota nessuna differenza con il cibo non contaminato e il gel è stato in grado di uccidere più del 99% dei batteri presenti sul cibo.
Nello studio i ricercatori descrivono un sistema semplice, efficiente, senza utilizzo di solventi e a basso consumo di energia per la formazione di microgel virali.
Le particelle virali una volta spruzzate sulla superficie desiderata si comportano come in natura. Riconoscono l’ospite, lo infettano e si riproducono al suo interno facendolo morire. La speranza dei ricercatori è quella di ottenere lo stesso risultato anche per altri tipi di batteri alimentari.
Riferimenti:
Tian, L., He, L., Jackson, K. et al. Self-assembling nanofibrous bacteriophage microgels as sprayable antimicrobials targeting multidrug-resistant bacteria. Nat Commun 13, 7158 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-34803-7
Immagine: da Pixabay
Mi sono laureato in Biotecnologie Industriali, e lavoro per una multinazionale che sviluppa test diagnostici per l’industria agroalimentare. Interessato alla comunicazione scientifica per passione, dopo qualche esperienza con un’associazione di divulgazione mi sono iscritto al Master in Giornalismo e comunicazione istituzionale della Scienza dell’Università di Ferrara.
