La scoperta nella biologia del C. difficile apre una nuova finestra sullo sviluppo di trattamenti per infezioni pericolose

Un processo chiamato sporulazione che aiuta il pericoloso batterio Clostridium difficile ( C. difficile ) per sopravvivere a condizioni inospitali e la diffusione è regolata dall'epigenetica, fattori che influenzano l'espressione genica oltre il codice genetico del DNA, riferiscono i ricercatori della Icahn School of Medicine at Mount Sinai. Questa è la prima scoperta che l'epigenetica regola la sporulazione in qualsiasi batterio. La loro ricerca, pubblicato il 25 novembre ^ns in Microbiologia della natura , apre una nuova finestra sullo sviluppo di trattamenti per questa devastante infezione.

C. difficile infetta quasi mezzo milione di persone ogni anno, causando una grave diarrea e uccidendo poco meno del 10% degli over 65 che la contraggono. Spore dei batteri, che si diffondono attraverso le feci, sono estremamente resistenti e possono sopravvivere al di fuori del corpo per settimane o mesi, infettare le persone che entrano in contatto con superfici contaminate.

Poiché l'infezione è così comune e devastante, il C. difficile il genoma è stato ben studiato, ma Gang Fang, dottorato di ricerca, Professore Associato di Genetica e Scienze Genomiche presso l'Icahn Institute for Data Science and Genomic Technology del Monte Sinai e autore senior dello studio, dice che lui e i suoi colleghi hanno adottato un approccio diverso nella loro ricerca. "Volevamo studiare oltre il codice genetico dei batteri e vedere quali modifiche chimiche venivano apportate al genoma, " ha detto il dottor Fang. Mentre queste modificazioni chimiche epigenetiche, chiamata metilazione, non alterano la sequenza di un gene, possono modificare l'attività di un particolare gene per renderlo più o meno attivo, che ha profonde ripercussioni sulla funzione dell'organismo.

Il team del Dr. Fang ha aperto la strada all'uso del sequenziamento del DNA di terza generazione per mappare i fattori epigenetici nei batteri nel 2012 e ha iniziato a studiare C. difficile epigenetica nel 2015. In primo luogo, la squadra isolata C. difficile da campioni fecali di 36 pazienti nell'unità di terapia intensiva (ICU) del Mount Sinai Hospital che ne erano stati infettati. Hanno analizzato i campioni e hanno trovato un particolare modello epigenetico che è stato altamente conservato in tutti i campioni. Prossimo, hanno controllato circa 300 C. difficile genomi da GenBank, una banca dati di sequenze genetiche gestita dal National Institutes of Health, e ha scoperto che tutti condividevano lo stesso gene responsabile del pattern epigenetico trovato nei pazienti in terapia intensiva.

Sospettare che questo modello epigenetico giocasse un ruolo cruciale nella funzione dei batteri, Il team del Dr. Fang ha collaborato a due ulteriori studi su C. difficile sporulazione e topi infettati da C. difficile , con il laboratorio di Aimee Shen, dottorato di ricerca, Professore Associato di Biologia Molecolare e Microbiologia presso la Tufts University Medical School e co-autore senior dello studio, e con il laboratorio di Rita Tamayo, dottorato di ricerca, Professore Associato di Microbiologia e Immunologia presso l'Università del North Carolina, Collina della Cappella. In uno studio sui topi, i ricercatori hanno scoperto che quando inibivano il gene responsabile del pattern epigenetico, fino a 100 volte meno batteri erano presenti dopo 6 giorni rispetto ai batteri inalterati.

Il Dr. Fang afferma che i risultati di questi studi sottolineano l'importanza dell'epigenetica nello studio dei batteri e dello sviluppo di farmaci per l'infezione.

Oltre ad offrire nuove intuizioni epigenetiche nello studio di C. difficile e possibili bersagli per lo sviluppo di farmaci, Il Dr. Fang spera che questa ricerca incoraggi ulteriori studi sulle caratteristiche epigenetiche dei batteri.

Questo è solo l'inizio della nostra comprensione della regolazione epigenetica nei batteri; ci sono ancora tante domande ancora da rispondere. Speriamo che questa entusiasmante scoperta incoraggi ulteriori collaborazioni interdisciplinari per indagare sull'epigenetica dei batteri e su come possiamo utilizzare queste nuove intuizioni per sviluppare trattamenti salvavita per l'infezione".

Dottor Gang Fang, autore senior dello studio

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