Antibiotico-resistenza: la fine di un’epoca d’oro?

Quanti di voi non hanno preso l’antibiotico almeno una volta nella vita per curare bronchiti o sinusiti causate da infezioni batteriche? Sono certa che tutti voi l’abbiate fatto, e vi sarà risultato evidente di come ormai non possiamo più vivere senza questa medicina magica. Ora immaginate di vivere in un mondo in cui l’antibiotico non ha più efficacia e, quindi, banali infezioni non possono più essere curate. Questo può di certo sembrare uno scenario di un film apocalittico, ma purtroppo potrebbe essere una realtà con cui avremo sempre di più a che fare nei prossimi anni. Infatti, al giorno d’oggi, sono sempre più numerose le infezioni causate da batteri resistenti agli antibiotici e il rischio di tornare indietro nel tempo ad un’epoca pre-antibiotici è sempre più alto.

Già nel 1940, a soli 12 anni dalla scoperta della penicillina, i due scienziati Edward Abraham e Ernst Chain, mentre lavoravano sui primi test pre-clinici dell’antibiotico, riportarono che un ceppo di Escherichia coli era in grado di inattivare la penicillina grazie ad un enzima chiamato penicillinasi. La diffusione della resistenza alla penicillina fu poi documentata nel 1942 quando, in alcuni pazienti ricoverati, diversi ceppi di stafilococco furono trovati resistenti all’antibiotico. Questo fu solo l’inizio di una rapida diffusione di questa resistenza che nel 1960 colpì circa l’80% delle infezioni di stafilococco.

Il problema poi fu temporaneamente risolto con l’introduzione di un nuovo antibiotico, la meticillina. Tuttavia, solo dopo qualche anno, lo stesso stafilococco fu in grado di resistere anche a questo secondo antibiotico, generando il temutissimo ceppo MRSA (Methicillin-resistant Staphyloccocus aureus). Dagli anni ‘60 in poi, numerosi furono gli antibiotici di nuova generazione sintetizzati e introdotti per combattere non solo l’antibiotico-resistenza dello stafilococco, ma anche di tanti altri batteri come streptoccocchi, gonococchi ed E. coli.

Purtroppo, questo processo non ha mai avuto fine, visto che tutt’oggi non esiste un singolo batterio patogeno che non presenti resistenza ad un particolare tipo di antibiotico.

Come si sviluppa l’antibiotico-resistenza nei batteri? E come mai si diffonde così rapidamente?

In realtà, lo sviluppo dell’antibiotico resistenza non è altro che il prodotto di un normale processo evolutivo. Come diceva Darwin, “non è la specie più forte o la più intelligente a sopravvivere ma quella che si adatta meglio al cambiamento".

Seguendo questo principio, dobbiamo immaginare l’antibiotico come un agente selettivo che mette a dura prova i nostri nemici batteri, i quali però riescono col tempo ad adattarsi. In presenza dell’antibiotico, infatti, migliaia di batteri moriranno e solo quelli che riusciranno a sviluppare delle mutazioni casuali che gli permettono di resistere all’antibiotico (generalmente pochissimi) potranno sopravvivere e replicarsi. Questo quindi, comporta che, maggiore è l’utilizzo degli antibiotici, maggiore sarà la selezione di ceppi resistenti, aumentandone la loro diffusione. Ecco perché, oggi più che mai, è necessario un uso controllato e diligente del farmaco.

Inoltre, i batteri hanno anche trovato degli espedienti molto intelligenti per passarsi la resistenza tra specie non affini, ovvero tra batteri “non imparentati” che condividono gli stessi habitat, come il terreno, l’acqua o l’organismo ospite (per esempio tra i batteri del nostro microbiota e i batteri patogeni), trasferendosi molecole di DNA codificanti i geni per la resistenza. Questo, ovviamente, complica la situazione, rendendo ancora più difficile l’isolamento della resistenza.

Ma come resistono i batteri agli antibiotici?

I meccanismi di resistenza sono vari e dipendono anche dal tipo di antibiotico. Generalmente la resistenza si può ottenere:

1. Sviluppando enzimi in grado di inattivare gli antibiotici. Un esempio sono le beta lattamasi, come la penicillinasi scoperta da Abraham e Chain, enzimi specializzati nel rompere la molecola di antibiotici come le penicilline e le cefalosporine.

2. Acquisendo mutazioni che rendono il target dell’antibiotico non più riconoscibile dal farmaco stesso. Questo è il caso, per esempio, della PBP-2a (Penicillin Binding Protein – 2a) dei ceppi MRSA prima citati, target della meticillina che presenta ridotta affinità verso questo antibiotico. Alternativamente, altre mutazioni consentono al batterio di sovra-produrre il target (2.1), in modo che una piccola parte rimanga libera dall’antibiotico e possa svolgere la sua funzione, permettendo al batterio di sopravvivere.

3. Riducendo l’assorbimento di antibiotici. Questo si può ottenere modificando, ad esempio, la struttura delle porine di membrana, ovvero dei canali che permettono l’entrata di piccole molecole (tra cui anche i farmaci) nella cellula. Modifiche all’interno della parete o della membrana esterna del batterio, possono contribuire ad un ridotto assorbimento di antibiotici come la vancomicina.

4. Utilizzando “pompe” proteiche per espellere molecole tossiche o metaboliti dalla cellula. A seguito di alcune mutazioni, infatti, i batteri riescono ad aumentare la produzione di queste pompe, espellendo gran quantità di antibiotico.

Image Credits: Miriam Sonnino

Molte sono le specie di batteri che hanno acquisito molteplici delle sopra citate resistenze, divenendo i così detti “super bugs”, come per esempio alcuni ceppi di Klebsiella pneumoniae, S. aureus e Pseudomonas aeruginosa.

Cosa dobbiamo, quindi, aspettarci per i prossimi anni?

Nonostante l’incessante galoppare dell’antibiotico-resistenza, non dobbiamo però farci prendere dal panico. Infatti, scienziati da tutto il mondo stanno cercando soluzioni alternative all’antibiotico, che possano permettere di risolvere il problema una volta per tutte. Recentemente, sono state caratterizzate numerose molecole di nuova generazione ad azione battericida, come SCH-79797, in grado di uccidere un ampio spettro di batteri e presentante un bassissimo tasso di resistenza. Inoltre, una delle pratiche più studiate negli ultimi anni è la terapia fagica, ovvero l’utilizzo di virus batterio-specifici in grado di eliminare i batteri. Già molti paesi europei come la Svizzera, il Belgio e la Francia, stanno effettuando degli studi clinici per l’utilizzo di questa terapia al fine di trattare infezioni batteriche causate da ustioni. Infine, non dobbiamo dimenticare i vaccini, che probabilmente rappresentano oggi la soluzione migliore, visto che sono in grado di proteggerci da infezioni causate sia da batteri sensibili che da batteri resistenti agli antibiotici. Inoltre, il loro utilizzo permetterebbe di raggiungere l’immunità di gregge, offrendo protezione ad individui che non possono essere vaccinati, e ridurrebbe ampiamente l’utilizzo degli antibiotici, costituendo anche un freno per la diffusione dell’antibiotico-resistenza.

L’attuale emergenza Covid-19 ci ha senza dubbio dimostrato come la mancanza di una cura contro agenti patogeni altamente infettivi, come virus e batteri, comporti non solo numerosi morti ma possa essere estremamente dannosa per il sistema sanitario. È necessario, dunque, un’ampia collaborazione tra la classe scientifica, politica e pubblica per regolamentare al meglio l’utilizzo di antibiotici al fine di ridurne l’impiego, provvedere a sistemi di diagnosi precoce ma, soprattutto, finanziare future ricerche per lo studio di potenziali terapie alternative agli antibiotici.

Giulia Pilla

Il caso Idrossiclorochina, una storia di incertezze

Dall’inizio di questa pandemia abbiamo sentito parlare sempre più frequentemente di idrossiclorochina, un farmaco che, nel giro di pochi mesi, è passato da promettente arma contro il coronavirus a sostanza altamente rischiosa per la salute umana. Questo passaggio “dalle stelle alle stalle” non può non essere avvenuto senza colpi di scena e sicuramente ci sono delle figure responsabili di questo caos mediatico che ha lasciato il mondo con molti dubbi. Ma cosa è accaduto realmente? Per poter comprendere appieno la vicenda dovremo fare un passo indietro e ripercorrere la storia del farmaco.

Presentiamo i nostri protagonisti, la clorochina e l’drossiclorochina, due farmaci ben conosciuti con meccanismi d’azione simili, da sempre usati nella chemioprofilassi della malaria e nel trattamento dell’artrite reumatoide e del lupus eritematoso sistemico.

Di questi principi attivi era già nota la capacità antivirale contro i patogeni intracellulari come il virus Zika, Dengue e quello della SARS (parente stretto del SAR-CoV-2), motivo per il quale ad inizio febbraio un gruppo di ricerca in Cina ha, per la prima volta evidenziato, in modelli sperimentali in vitro (ovvero il colture cellulari), i potenziali effetti positivi del farmaco contro il nuovo coronavirus. Un successivo studio del 19 Febbraio 2020 condotto sempre in Cina, su più di 100 pazienti affetti da COVID-19, ha riportato la prima evidenza che nell’uomo la clorochina è efficace nel trattamento di un’infezione acuta da SARS-CoV-2. L’azione terapeutica di questo farmaco nell’infezione virale si basa su diversi effetti farmacologici che vanno dal blocco della replicazione del virus, alla modulazione dell’eccessiva risposta immunitaria responsabile dell’infiammazione del tessuto polmonare, che rende difficili gli scambi di ossigeno.

Sulla scia di queste prime scoperte, iniziano tutta una serie di sperimentazioni preliminari molto promettenti, ma non conclusive, che hanno portato, il 17 marzo scorso, ad un ufficiale utilizzo del farmaco antimalarico da parte dell’AIFA in forma off-label (utilizzo del farmaco al di fuori dalle condizioni autorizzate dagli enti predisposti), sia in pazienti affetti da COVID-19 ricoverati in ospedale che domiciliati (permettendone la prescrizione anche da parte dei medici di famiglia). Da ricordare che l’utilizzo fu consentito unicamente per il trattamento e non per la profilassi dell’infezione.

Le promesse dell'idrossiclorochina vengono infrante già ad inizio aprile, quando alcune sperimentazioni cliniche del farmaco su pazienti affetti da COVID-19, sono state sospese dopo aver scoperto che dosaggi eccessivi portavano a disturbi cardiaci. E’ da sempre noto infatti che il farmaco, somministrato anche in dosi adeguate, può portare all’insorgenza di effetti indesiderati a carico dell’apparato cardiovascolare, tra cui la comparsa di aritmie, potenzialmente gravi e fatali. Questi effetti possono essere ulteriormente aggravati se il trattamento è combinato con altri medicinali, come l'antibiotico azitromicina, che hanno effetti simili sul cuore. In seguito alle molteplici segnalazioni di reazioni avverse e studi scientifici a riguardo, il 24 aprile sia l’EMA (Agenzia Europea per i Medicinali) che la FDA (Food and Drug Adminisration) statunitense hanno richiamato l’attenzione sui rischi di reazioni, anche gravi, associati all’uso del farmaco e hanno sconsigliato l’utilizzo inappropriato di idrossiclorochina in assenza di monitoraggio medico costante, senza però sospenderne l’utilizzo per il trattamento off-label del COVID-19.

Da qui seguono due colpi di scena che sembrerebbero porre la parola FINE all’utilizzo del farmaco in questa estenuante battaglia al SARS-CoV-2.

Il primo avviene il 22 maggio quando vengono pubblicati sulla prestigiosa rivista scientifica The Lancet, i risultati di uno studio condotto su 96’000 mila pazienti, ricoverati per malattia da COVID-19, in 671 ospedali di ben sei continenti. I dati indicano che nei pazienti trattati con idrossiclorochina (o in combinazione con antibiotico) non si è registrata una diminuzione dei sintomi respiratori ma un aumento della mortalità fino al 45% legata allo sviluppo di aritmie e arresti cardiaci improvvisi.

Pochi giorni dopo, il 25 maggio, l'Organizzazione mondiale della sanità (OMS) fa dietrofront e annuncia la sospensione degli studi clinici sull'idrossiclorochina come potenziale trattamento per il Covid-19 (ma non per malattie autoimmuni o malaria). Seguono EMA e AIFA, le quali in attesa di prove più solide sulla vicenda, sospendono l'autorizzazione all’utilizzo del farmaco off-label per COVID-19 al di fuori degli studi clinici, sia in ambito ospedaliero che in ambito domiciliare.

Nonostante la profonda preoccupazione sugli effetti dell’idrossiclorochina, sembra che non tutti fossero d’accordo sulla sua sospensione. Primo tra tutti il presidente USA Donald Trump il quale, in una conferenza del 5 aprile, non solo ne ha incoraggiato l’utilizzo, ma ha ammesso di averlo assunto lui stesso in forma preventiva contro il COVID-19. Al suo fianco si sono schierati alcuni paesi, tra cui Brasile e India, e molti esponenti del mondo scientifico. Già alcuni giorni prima infatti, 180 ricercatori di tutto il mondo hanno scritto una lettera all’editore di Lancet, mettendo in discussione la validità dei dati contenuti della pubblicazione, provenienti da una piccola società di Chicago, la Surgisphere.

Effettivamente i conti di questo studio non tornano ed i primi ad accorgersene sono stati il servizio sanitario australiano e il giornale The Guardian Australia che ha avviato un’inchiesta internazionale sulla dubbia l’origine dei dati raccolti dalla piccola azienda con base a Chicago, Surgisphere. Secondo quanto scritto dal Guardian, la Surgisphere (il cui amministratore delegato Sapan Desai, citato in precedenza in tre cause per negligenza, era co-autore degli studi pubblicati dalle riviste scientifiche) non è riuscita a spiegare né le clamorose discrepanze sui dati individuate, né la metodologia utilizzata per il suo studio, che affermava di aver raccolto legittimamente dati da oltre mille ospedali in tutto il mondo. L’inchiesta ha anche evidenziato come la gran parte dei dipendenti della Surgisphere (una decina in totale) avessero limitate competenze scientifiche: il loro «science editor» risulterebbe essere un autore di fantascienza, e una delle esperte di marketing è una modella a luci rosse e una hostess per eventi. Questo ha ovviamente alzato molte domande su come l’azienda abbia avuto in così poco tempo accesso ai registri di tanti ospedali in tutto il mondo.

La scelta di pubblicare uno studio, senza aver fatto le opportune verifiche ha incrinato l’autorevolezza della rivista, tant’è che il Lancet ritira lo studio e tre degli autori dell’articolo ritrattano in toto il loro lavoro. Uno scossone che ha portato l’OMS a fare, di nuovo, marcia indietro, riattivando gli studi sull’idrossiclorochina, con tante scuse. Per il momento però l’AIFA, nonostante il ritiro dello studio del Lancet, ha fatto sapere che la scelta non verrà rivista.

Qual’è quindi il destino dell’idrossiclorochina? Si prospettano altri colpi di scena in questa complessa vicenda? Purtroppo non ci sono ancora studi definitivi che possano confermare l’efficacia del farmaco nel trattamento o prevenzione dell’infezione da SARS-CoV-2, le analisi sono ancora in corso e ci vorrà del tempo prima di poter avere un verdetto definitivo. Ciò che possiamo affermare è che d’ora in poi la comunità scientifica procederà in modo molto più scrupoloso nell’analizzare i dati. Una lezione che abbiamo imparato da questa pandemia e dal caso idrossiclorochina, è che la necessità di avere risposte immediate ha portato gli scienziati a condurre ricerche in fretta e furia e le riviste scientifiche, come The Lancet, ad accettare lavori senza effettuare indagini approfondite, perdendo quindi in credibilità e autorevolezza nel mondo medico-scientifico. In questa complessa vicenda bisognerebbe avere la pazienza di studiare come effettivamente agisce questo medicinale contro il virus, utilizzando dei metodi il più possibile veloci, ma senza rinunciare a un minimo di rigore scientifico.

Trattamento al plasma iper-immune e anticorpi monoclonali. Sottili ma sostanziali differenze

Per la prima volta la maggior parte di noi ha oggi a che fare con la complessità del mondo scientifico, che prevede nel suo codice la necessità di provare, in modo inequivocabile, la veridicità delle proprie teorie.

Nel trattamento di determinate patologie, spesso diversi approcci possono essere utilizzati per raggiungere un risultato simile altrettanto efficace. Questo è il caso dei due tipi di trattamento immunologico per il Covid-19, plasma iper-immune e anticorpi monoclonali, di cui sentiamo tanto parlare, ma che hanno tra di loro delle diversità intrinseche, alcuni con scopi comuni e altri con divergenze importanti da comprendere. Come purtroppo accade molto spesso, si sceglie di sposare una causa piuttosto che l’altra, ma nella battaglia contro questo virus ogni approccio è importante.

Entrambi i trattamenti si basano sulla presenza di anticorpi efficaci nel neutralizzare o inattivare il virus. La differenza risiede nella loro produzione: nel plasma iper-immune gli anticorpi vengono prodotti da un’individuo in fase di ripresa dalla malattia; gli anticorpi monoclonali sono dei veri e propri farmaci e vengono prodotti attraverso tecniche di biologia molecolare.

Cosa sono gli anticorpi? per saperne di più cliccate qui.

Esistono diversi tipi di anticorpi, o immunoglobuline, tra questi le IgM e IgG sono quelli che dimostrano maggior efficacia nelle infezioni virali e batteriche. Questi due attori della risposta immunitaria umorale vengono prodotti in fasi diverse della patogenesi.

Osservando la figura, si può notare che generalmente, in una comune infezione, i primi anticorpi a svilupparsi sono le IgM intorno alla prima settimana dal contagio. La loro concentrazione nel sangue aumenta fino al raggiungimento di un picco intorno al 14°esimo giorno, per poi calare alla terza settimana. Le IgG invece si sviluppano più tardivamente e permangono nel nostro organismo per un tempo maggiore. Il loro picco di concentrazione nel sangue coincide con la fase di ripresa dall’infezione, per poi diminuire gradualmente ed estinguersi nel giro di alcuni mesi. Questo significa che se viene prelevato il plasma del paziente convalescente, sarà presente una quantità di anticorpi neutralizzanti altissima (da questo la parola "iper-immune"). Il trattamento del Covid-19 con plasma iper-immune, ovvero ricco di anticorpi specifici per il SARS-CoV-2, si basa proprio su quanto appena detto.

La comprensione delle tempistiche di produzione degli anticorpi è importante anche per una corretta interpretazione dei test sierologici in uso per il Covid-19.

Trattamento con il plasma

Come già spiegato, se dal sangue escludiamo globuli rossi, globuli bianchi e piastrine otteniamo il plasma, composto per il 92% da acqua e contenente sali minerali, nutrienti, enzimi, ma soprattutto anticorpi. Gli anticorpi, frutto delle battaglie fatte dal nostro sistema immunitario che vengono rilasciati nel sangue, sono come delle sentinelle pronte a riconoscere e combattere l’eventuale ritorno di un patogeno già combattuto. Trasferire il plasma di persone guarite a persone malate è uno metodo già utilizzato in passato per altre infezioni virali come l’epatite e la rabbia.

La terapia con plasma iper-immune da convalescenti prevede il prelievo del plasma da persone guarite dal Covid-19 e la sua successiva somministrazione a pazienti affetti come mezzo per trasferire gli anticorpi anti-SARS-Cov-2, sviluppati dai pazienti guariti, a quelli con infezione in atto. Come qualsiasi altro trattamento ne deve essere appurata la funzionalità e la sicurezza per il paziente: per questo motivo bisogna condurre trial clinici.

Per poter utilizzare questa metodica i soggetti convalescenti possono donare il plasma a partire dal 14°esimo giorno dalla scomparsa dei sintomi e dopo essere risultati negativi al tampone per SARs-CoV-2, per escludere definitivamente la presenza del virus nel sangue donatore. Inoltre bisogna tener conto delle tempistiche di produzione degli anticorpi: il siero di un individuo guarito da Covid-19, dopo un anno non avrà più la stessa quantità di anticorpi efficaci per curare un paziente malato, rispetto al siero preso nella fase di convalescenza. La finestra temporale nel prelievo è fondamentale.

In questo momento di emergenza il plasma è uno strumento molto efficace ed immediato per migliorare il quadro clinico dei pazienti più gravi, ma come ogni trattamento ha dei pro e dei contro. Nel plasma trasportiamo le tracce del nostro passato clinico quindi oltre agli anticorpi specifici per il SARS-CoV-2, saranno presenti nel plasma tutti gli anticorpi sviluppati durante la vita del donatore, frutto delle molteplici infezioni alle quali è andato incontro. Un’altra questione importante è compatibilità del gruppo sanguigno, quindi molti fattori devono essere verificati prima di poter effettuare una trasfusione di plasma da paziente a paziente, in definitiva solo il 30% dei donatori risulta idoneo. Il plasma è efficace come riserva di anticorpi da utilizzare in momenti di emergenza ma una cura più duratura è necessaria per il futuro.

Anticorpi monoclonali

Considerando la breve finestra temporale utile per il prelievo del siero, un ulteriore punto critico nelle terapie a base di plasma iper-immune è la quantità dei pazienti convalescenti che sta diminuendo sempre più, grazie alla notevole riduzione dei contagi. Meno pazienti avremo, più difficile sarà ottenere siero iper-immune. Ecco perché la ricerca si sta focalizzando sulla produzione di anticorpi monoclonali in laboratorio. A partire dai sieri immuni, si possono isolare quegli anticorpi che inattivano e neutralizzano il virus in maniera più efficiente, si possono clonare e produrre in larga scala attraverso tecniche di biologia molecolare. Ovviamente, essendo dei veri e propri farmaci, devono seguire il complesso iter di trial pre-clinici e clinici e assicurare l’assenza di effetti avversi. Questi anticorpi vengono poi somministrati ai pazienti affetti da Covid-19 ed il risultato, non solo è migliore del siero iper-immune, dal punto di vista dell’efficacia, ma anche dal punto di vista della sicurezza. Gli effetti collaterali e le problematiche legate all’utilizzo e approvvigionamento del siero umano, verrebbero completamente bypassate. Avere questi i anticorpi monoclonali specifici per l’infezione ci permetterebbe di avere una cura più mirata e in quantità illimitate. Inoltre possono essere somministrati come profilassi alle persone in prima linea che sono ad alto rischio di infezione. In questo caso l'iniezione dovrà essere ripetuta ciclicamente -circa ogni 3 mesi- poiché la quantità di anticorpi diminuirà con il tempo. Un approccio che nulla ha a che vedere con la vaccinazione.

Se somministriamo al paziente anticorpi monoclonali o siero iperimmune otteniamo una risposta al trattamento, sicuramente efficace, ma temporanea e passiva. Il loro effetto non è immuno-stimolante, come nel caso del vaccino, quindi non avremo il raggiungimento di una memoria immunologica e non saremo protetti nel caso di una seconda infezione. Con questi due approcci terapeutici alternativi, introduciamo nell’organismo gli anticorpi, ovvero il frutto della battaglia del sistema immunitario di un’altra persona, senza che il nostro abbia svolto il suo dovere e memorizzato la strategia di guerra ottimale contro il virus. Quindi, se il plasma è una cura d’emergenza e gli anticorpi monoclonali una cura e una protezione temporanea, per quanto riguarda la prevenzione abbiamo bisogno comunque del vaccino.

Plasma, anticorpi monoclonali e vaccino sono tutti strumenti indispensabili per la battaglia contro questo virus, ognuno con una rilevanza diversa nel tempo. Non ci sono parti da prendere, ma semplicemente restare uniti a fare il tifo per un risultato che porti al bene comune.

Giulia Zarfati e Shirley Genah