Il batterio bastoncello della tubercolosi (TBC), che l’Organizzazione Mondiale della Sanità ha ancora una volta classificato tra le malattie infettive più mortali al mondo, è il primo organismo unicellulare mai osservato a mantenere un tasso di crescita costante durante tutto il suo ciclo di vita. Questi risultati, riportati dai ricercatori della Tufts University School of Medicine il 15 novembre sulla rivista Microbiologia naturaleribaltano le convinzioni fondamentali della biologia delle cellule batteriche e suggeriscono perché l’agente patogeno mortale riesce così facilmente a superare in astuzia il nostro sistema immunitario e gli antibiotici.
“La cosa più fondamentale che possiamo studiare sui batteri è il modo in cui crescono e si dividono. Eppure il nostro studio rivela che l’agente patogeno della tubercolosi segue un insieme di regole completamente diverse rispetto agli organismi modello più facili da studiare”, ha affermato la ricercatrice Bree Aldridge. professore di biologia molecolare e microbiologia presso la Facoltà di Medicina e professore di ingegneria biomedica presso la Facoltà di Ingegneria, nonché uno degli autori co-senior dell’articolo insieme ad Ariel Amir del Weizmann Institute of Science.
I batteri della TBC riescono a sopravvivere negli esseri umani perché alcune parti dell’infezione possono evolversi rapidamente all’interno del loro ospite, consentendo a questi valori anomali di evitare il rilevamento o di resistere al trattamento. Se qualcuno ha la tubercolosi, ci vogliono mesi con vari antibiotici per curarlo, e anche in questo caso questo approccio ha successo solo nell’85% dei pazienti. Aldridge e colleghi ipotizzano che le lacune nella nostra comprensione della biologia fondamentale dietro questo fenomeno abbiano ostacolato lo sviluppo di trattamenti più efficaci.
Tuttavia, ottenere risposte si è rivelato un lavoro lento e scrupoloso. Christin (Eun Seon) Chung, ricercatrice post-dottorato della Scuola di Medicina, una dei primi autori dell’articolo, ha trascorso tre anni in una struttura specializzata attrezzata per gestire gli agenti patogeni ad alto rischio osservando come le cellule si comportano nei singoli casi di tubercolosi. Poiché i batteri della tubercolosi raddoppiano circa ogni 24 ore (rispetto ai 20 minuti per diverse specie batteriche modello), il team di Aldridge ha dovuto sviluppare e implementare nuovi metodi di microscopia per filmare il microbo per periodi di una settimana. Chung ha analizzato le immagini e ha tracciato manualmente ciascun batterio della tubercolosi e la sua progenie, perché anch’essi sono notoriamente piccoli e inclini a spostarsi, quindi non è stato possibile utilizzare l’analisi automatizzata.
Questi esperimenti hanno dimostrato che i batteri della tubercolosi non seguono i modelli di crescita cellulare previsti. In altre specie batteriche, la crescita è esponenziale, il che significa che le cellule crescono più lentamente quando sono più piccole. Per i batteri della tubercolosi, i tassi di crescita possono essere gli stessi sia che siano appena nati (e piccoli) o in fase avanzata del loro ciclo cellulare e in procinto di dividersi.
Questo è il primo organismo segnalato in grado di farlo. Il comportamento della tubercolosi sfida la biologia batterica di base perché si ritiene che i ribosomi, che sono siti di sintesi proteica nella cellula, determinino i tassi di crescita cellulare, ma il nostro lavoro suggerisce che qualcos’altro potrebbe verificarsi nei batteri della tubercolosi, sollevando nuove domande sulla sua crescita. controllare. »
Christin (Eun Seon) Chung, ricercatore post-dottorato, Facoltà di Medicina, Tufts University
Oltre a segnalare che esiste un’ampia variazione nei comportamenti di crescita tra le singole cellule batteriche, il team ha scoperto un altro nuovo comportamento di crescita dei batteri della tubercolosi: possono anche iniziare a crescere da una o dall’altra estremità dopo la nascita. Ciò era inaspettato poiché i batteri imparentati iniziano a crescere solo dall’estremità opposta da dove hanno staccato la cellula madre durante la divisione.
Nel complesso, le osservazioni rivelano che i microbi della tubercolosi utilizzano strategie alternative per aumentare la variabilità tra la loro prole, sfidando le ipotesi precedenti basate su organismi modello a crescita più rapida e più uniformi. Aldridge afferma che lo studio aiuterà il suo laboratorio e altri gruppi di ricerca a comprendere e sfruttare meglio questi meccanismi per scopi terapeutici.
“Gran parte della ricerca di base in microbiologia viene condotta su organismi modello in rapida crescita e, anche se sono modelli per un motivo, ciò non li rende rappresentanti di altri tipi di batteri”, ha affermato Aldridge. “Esiste un’enorme diversità di vita che non studiamo a livello fondamentale e questo lavoro dimostra perché dobbiamo studiare gli agenti patogeni stessi. »
Hanno contribuito al lavoro anche Prathitha Kar dell’Università di Harvard, l’altro coautore dello studio, e Maliwan Kamkaew, ex della Tufts University School of Medicine.
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