La resistenza agli antibiotici rappresenta una delle emergenze sociali e sanitarie più urgenti a livello globale insieme alla resistenza alle terapie contro il cancro: l'uso di agenti chemioterapici convenzionali e l'uso indiscriminato e prolungato di antibiotici ha contribuito rispettivamente allo sviluppo di cellule tumorali resistenti e microrganismi (virus, batteri e funghi) resistenti alle terapie convenzionali. Nella ricerca di nuovi farmaci sicuri ed efficaci, è stata recentemente prestata maggiore attenzione a una classe di composti biologicamente attivi: i peptidi antimicrobici (AMP), piccole proteine bioattive, naturalmente prodotte da tutti gli organismi viventi come componenti dell’immunità innata. Gli AMP possono avere numerosi vantaggi rispetto agli antibiotici convenzionali, quali bassi livelli di resistenza, attività ad ampio spettro con tossicità ospite minima, effetti sinergici e rapida uccisione del microrganismo. Molti studi hanno anche dimostrato che alcuni AMP presentano attività citotossica contro le cellule tumorali e sono definiti come peptidi antitumorali (ACP). Le interazioni fra le membrane dei microrganismi e gli AMP dipendono dalle forze elettrostatiche fra gli AMP carichi positivamente e la membrana dei microorganismi carica negativamente per la presenza di acido teicoico sulla parete di batteri Gram positivi e del lipolisaccaride sulla parete esterna dei batteri Gram negativi, con un meccanismo di azione che può essere membranolitico e non membranolitico. Similmente ai batteri, le cellule tumorali hanno una carica netta negativa dovuta all’elevata espressione di molecole anioniche, quali fosfoatidilserina e mucine O-glicosilate, sul lato esterno della membrana; questo permette interazioni elettrostatiche tra gli ACP e la superficie di molte cellule tumorali. Inoltre, gli ACP possono destabilizzare più facilmente la membrana delle cellule tumorali data la sua maggiore fluidità e la maggiore presenza, rispetto alle cellule sane, di microvilli sulla superficie cellulare e possono, una volta penetrati all’interno della cellula, interrompere l'integrità delle membrane mitocondriali cariche negativamente, con conseguente rilascio di potenti proteine pro-apoptotiche. Gli AMP sono prodotti da tutti gli organismi, ma gli insetti sono tra le fonti più ricche e innovative. Lo scopo della nostra ricerca è quello di individuare principi farmacologicamente attivi di origine naturale a partire dall'insetto Hermetia illucens (Diptera, Stratiomyidae), da utilizzare per lo sviluppo di farmaci antimicrobici e antitumorali alternativi o a sostegno di terapie convenzionali già in uso. La componente peptidica è stata isolata dall'emolinfa di larve immunizzate (con batteri Gram-positivi o Gram-negativi) e non immunizzate e analizzato per valutare l’attività antimicrobica e anticancro. Le proprietà antimicrobiche sono state analizzate mediante saggi di diffusione in agar e microdiluizioni scalari contro batteri Gram-positivi e Gram-negativi, mentre l'effetto antitumorale è stato valutato mediante saggio MTT in diverse linee cellulari tumorali.
Valutazione in vitro dell'attività antibatterica e antitumorale della frazione peptidica estratta dall'emolinfa di Hermetia illucens
Carmen Scieuzo;Rosanna Salvia;Fabiana Giglio;Roberta Rinaldi;Mariarita Rubino;Emine Derin;Patrizia Falabella
2023-01-01
Abstract
La resistenza agli antibiotici rappresenta una delle emergenze sociali e sanitarie più urgenti a livello globale insieme alla resistenza alle terapie contro il cancro: l'uso di agenti chemioterapici convenzionali e l'uso indiscriminato e prolungato di antibiotici ha contribuito rispettivamente allo sviluppo di cellule tumorali resistenti e microrganismi (virus, batteri e funghi) resistenti alle terapie convenzionali. Nella ricerca di nuovi farmaci sicuri ed efficaci, è stata recentemente prestata maggiore attenzione a una classe di composti biologicamente attivi: i peptidi antimicrobici (AMP), piccole proteine bioattive, naturalmente prodotte da tutti gli organismi viventi come componenti dell’immunità innata. Gli AMP possono avere numerosi vantaggi rispetto agli antibiotici convenzionali, quali bassi livelli di resistenza, attività ad ampio spettro con tossicità ospite minima, effetti sinergici e rapida uccisione del microrganismo. Molti studi hanno anche dimostrato che alcuni AMP presentano attività citotossica contro le cellule tumorali e sono definiti come peptidi antitumorali (ACP). Le interazioni fra le membrane dei microrganismi e gli AMP dipendono dalle forze elettrostatiche fra gli AMP carichi positivamente e la membrana dei microorganismi carica negativamente per la presenza di acido teicoico sulla parete di batteri Gram positivi e del lipolisaccaride sulla parete esterna dei batteri Gram negativi, con un meccanismo di azione che può essere membranolitico e non membranolitico. Similmente ai batteri, le cellule tumorali hanno una carica netta negativa dovuta all’elevata espressione di molecole anioniche, quali fosfoatidilserina e mucine O-glicosilate, sul lato esterno della membrana; questo permette interazioni elettrostatiche tra gli ACP e la superficie di molte cellule tumorali. Inoltre, gli ACP possono destabilizzare più facilmente la membrana delle cellule tumorali data la sua maggiore fluidità e la maggiore presenza, rispetto alle cellule sane, di microvilli sulla superficie cellulare e possono, una volta penetrati all’interno della cellula, interrompere l'integrità delle membrane mitocondriali cariche negativamente, con conseguente rilascio di potenti proteine pro-apoptotiche. Gli AMP sono prodotti da tutti gli organismi, ma gli insetti sono tra le fonti più ricche e innovative. Lo scopo della nostra ricerca è quello di individuare principi farmacologicamente attivi di origine naturale a partire dall'insetto Hermetia illucens (Diptera, Stratiomyidae), da utilizzare per lo sviluppo di farmaci antimicrobici e antitumorali alternativi o a sostegno di terapie convenzionali già in uso. La componente peptidica è stata isolata dall'emolinfa di larve immunizzate (con batteri Gram-positivi o Gram-negativi) e non immunizzate e analizzato per valutare l’attività antimicrobica e anticancro. Le proprietà antimicrobiche sono state analizzate mediante saggi di diffusione in agar e microdiluizioni scalari contro batteri Gram-positivi e Gram-negativi, mentre l'effetto antitumorale è stato valutato mediante saggio MTT in diverse linee cellulari tumorali.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
