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Aug 05, 2023Lo scienziato che 'resuscita' le molecole di Neanderthal per trovare nuovi antibiotici
“Nei prossimi 10-20 anni moriremo di infezioni batteriche resistenti agli antibiotici”, afferma la genetista Edith Heard. L’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) avverte da tempo della minaccia rappresentata dai microrganismi resistenti ai trattamenti farmacologici esistenti, che entro il 2050 uccideranno circa 10 milioni di persone ogni anno, superando la mortalità del cancro. Una delle persone in prima linea nella battaglia contro la resistenza agli antibiotici è César de la Fuente, vincitore del Premio Principessa di Girona per la ricerca scientifica e professore di bioingegneria all'Università della Pennsylvania. De la Fuente combina l'intelligenza artificiale con la competenza e l'esperienza del suo gruppo di ricerca, il Machine Biology Group, per scoprire e analizzare migliaia di molecole con potenziale antibatterico. Il team cerca campioni salvavita in composti naturali, come il veleno di vespa, o nella mappa proteica del corpo umano. E ora, nell’antico DNA dei nostri antenati Neanderthal e Denisoviani, “resuscitano” molecole perse dall’Homo sapiens nel corso della nostra evoluzione.
Nel corpo ci sono più cellule batteriche che cellule umane. Tra le caratteristiche più rilevanti dei batteri – gli organismi più abbondanti sul pianeta, responsabili di tutto, dalla generazione della placca dentale al mantenimento della fertilità della terra – c’è la loro capacità di sviluppare resistenza agli antibiotici. Questa impresa impressionante, tuttavia, minaccia la vita di milioni di persone.
Il team di De la Fuente è alla ricerca di mescole per rispondere a questa sfida. Analizzando il proteoma – l’insieme completo di proteine nel corpo – questi ricercatori hanno scoperto 2.603 peptidi (molecole costituite da aminoacidi) con funzioni biologiche non correlate al sistema immunitario, ma che possiedono tratti anti-infettivi.
De la Fuente, 37 anni e originario della città portuale spagnola di A Coruña, è incluso nella lista dei 50 spagnoli premiati da Forbes ed è stato riconosciuto come illustre ricercatore dall'American Chemical Society e dal Massachusetts Institute of Technology. Il suo team, spiega, lavora con un processo noto come “de-estinzione”, ovvero il recupero di composti del passato che non esistono più. "Abbiamo sviluppato un algoritmo per esplorare il proteoma umano come fonte di antibiotici e abbiamo trovato molte di queste sequenze, che chiamiamo peptidi crittografati", afferma. “Questo ci ha portato a ipotizzare che queste sequenze siano state prodotte nel corso dell’evoluzione e abbiano svolto un ruolo nel sistema immunitario per difenderci da agenti invasori o infettivi, come i batteri. Quindi abbiamo deciso di indagare sul proteoma dei nostri antenati più vicini, che sono i Neanderthal e i Denisoviani”.
Il proteoma di base è stato reso pubblico grazie alla ricerca di Svante Pääbo sul DNA ancestrale che ha vinto il Premio Nobel lo scorso anno per aver identificato la genetica degli esseri umani estinti. “Quello che abbiamo fatto”, dice De la Fuente, “è stato sviluppare un algoritmo per esplorare questi dati – questi proteomi umani – per vedere se potevamo trovare antibiotici codificati nelle proteine”.
De la Fuente afferma che il concetto è stato ispirato dal film Jurassic Park. “L’idea del film era di riportare in vita interi organismi – i dinosauri. Ma ciò pone molti problemi etici, ecologici e tecnici. Oggi non disponiamo di informazioni genomiche sufficienti per resuscitare un dinosauro. Invece, ci è venuta l’idea della deistinzione molecolare: invece di resuscitare un intero organismo, stiamo cercando di far rivivere molecole del passato per aiutarci a risolvere i problemi attuali, come la resistenza agli antibiotici”.
La ricerca del team, pubblicata sulla rivista Cell Host & Microbe e recensita da Nature, utilizza informazioni genomiche e proteomiche provenienti dal DNA mitocondriale, con l'aiuto di un algoritmo progettato dal team e l'uso dell'intelligenza artificiale, per trovare molecole che potrebbero essere utilizzate come potenziali antibiotici.
"Il momento più affascinante è stato quando abbiamo resuscitato le molecole utilizzando un metodo noto come sintesi chimica in fase solida", afferma De la Fuente. "Utilizziamo il codice che il computer ci fornisce sugli aminoacidi con capacità antibiotica per fare in modo che le macchine sintetizzino chimicamente le molecole."