Alla scoperta della resistenza agli antibiotici mediata da batteriofagi all’interno della catena alimentare

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Lo scopo di questo progetto di dottorato è di valutare la presenza e il ruolo di virus in ambienti connessi agli alimenti, con particolare attenzione alla mobilizzazione di geni di antibiotico resistenza (ARGs).

Di seguito vengono riportati tre casi di studio che coinvolgono la caratterizzazione delle comunità microbiche e virali e l’identificazione di ARGs in viromi e microbiomi di ambienti connessi con alimenti.

Il sequenziamento metagenomico shotgun è stato usato per studiare sia la componente microbica sia quella virale, mentre l’analisi 16S rRNA profiling ha completato la caratterizzazione della comunità microbica.

Conclusioni e prospettive. Il progetto tende a indagare su due dei maggiori problemi della microbiologia: ruolo ed ecologia dei virus, ed il loro possibile ruolo nella diffusione dei geni antibiotico resistenti tra gli ecosistemi.

L’approccio applicato nei tre progetti è, ad oggi, il più completo disponibile per descrivere i campioni ambientali da un punto di vista microbiologico. I principali limiti nella descrizione della comunità virale sono imputabili all’incompletezza dei database, insieme all’assenza di virali analoghi dei geni ribosomiali microbici che consentano un approccio profilattico tassonomico per batteri o eucarioti.

I tre diversi progetti hanno mostrato come i geni antibiotico resistenti siano largamente diffusi in ambienti diversi, indipendentemente dalla presenza di attività antropiche associate. In questo contesto, ipotizziamo che il rilascio di molecole di antibiotici nell’ambiente da parte del microbiota rappresenti una forza motrice in grado di mantenere ARGs nel microbioma e la conseguente mobilitazione virosa.

Inoltre, dobbiamo considerare l’effetto dell’intenso rilascio ambientale degli antibiotici da parte dell’attività umana e capire come questo rilascio può influenzare la distribuzione di ARGs in un ambiente definito. Lavorando direttamente sui campioni ambientali, diventa estremamente difficile separare questi due effetti a causa della complessità dei campioni, oltre alla presenza di matrici ambientali variabili e indefinite. Per questi motivi è necessario fare un passo indietro dall’analisi del campione finale e concentrarsi su: i) come funzionano i meccanismi di trasduzione; ii) come la presenza di una alta pressione antibiotica selettiva possa modulare i meccanismi di trasduzione.

In questo contesto, lo sviluppo dei mesocosmi può essere il punto di svolta, dal momento che questo sistema consente di lavorare con campioni ambientali complessi, concentrando, però, l’attenzione solo su una variabile alla volta come, ad esempio, l’integrazione di una determinata quantità di antibiotici.

Riferimenti PhD Stefano Colombo, tutor Prof. Diego Mora-Università di Milano

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