Cebit 2017: Con i dati genetici, i bioinformatici prevedono la resistenza agli antibiotici

Richiede molto tempo: finora i batteri devono essere coltivati su un mezzo nutritivo per rilevare le resistenze. Test speciali e dati genetici sono progettati per fornire risultati più rapidi e affidabili. (Foto: Curetis)

Professore Andreas Keller (Foto: Università del Saarland) / Professore Andreas Keller (Foto: Università del Saarland)

Ogni anno nell'Unione Europea muoiono circa 25.000 persone a causa di batteri resistenti agli antibiotici e quindi difficili da trattare. Esistono procedure diagnostiche per rilevare tali resistenze in anticipo, ma sono lunghe. Ricercatori del Centro di Bioinformatica dell'Università del Saarland stanno collaborando con lo sviluppatore di diagnostica Curetis per individuare più rapidamente le resistenze pericolose. La loro arma segreta: un database genetico completo e algoritmi potenti. Presentano i loro test rapidi attuali e uno sguardo al futuro alla fiera informatica Cebit di Hannover, nel padiglione 6, stand E28.

Qualche giorno fa, l'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) ha pubblicato una lista di dodici ceppi batterici che, a causa della loro resistenza, rappresentano "la più grande minaccia" per la salute globale, secondo l'OMS. Andreas Keller, professore di Bioinformatica Clinica all'Università del Saarland, lavora anche su queste resistenze. "Quando i pazienti ottengono rapidamente accesso alla terapia più adatta a combattere l'agente patogeno, non è solo un vantaggio per il paziente. Può anche contribuire a usare più miratamente gli antibiotici attualmente disponibili, rallentando così lo sviluppo di resistenze", spiega il suo approccio.

I metodi attuali per scoprire tali resistenze sono lunghi. I batteri vengono coltivati su terreni nutritivi in una piastra di Petri fino a renderli visibili e testare la loro risposta agli antibiotici. Fino al risultato finale, passa del tempo prezioso per il paziente. "Solo dopo 24-72 ore il medico sa con certezza con quale antibiotico trattare. Nessun medico lascia un paziente soffrire così a lungo, quindi si affida alla sua esperienza", spiega Achim Plum, Chief Commercial Officer di Curetis. "Se si utilizza l'antibiotico sbagliato, il paziente non viene aiutato. Ma non è tutto: ogni somministrazione di antibiotici comporta il rischio di sviluppare agenti resistenti. Poiché i batteri si moltiplicano molto rapidamente, si tratta di un'evoluzione in accelerazione", dice Plum.

Già ora, l'azienda del Baden-Württemberg commercializza test rapidi che, grazie a molecole speciali, rilevano agenti patogeni e le loro resistenze in casi di polmonite, infezioni di tessuti e impianti, nonché infezioni del sangue e della cavità addominale. "Al momento utilizziamo i marcatori genetici di resistenza agli antibiotici, già noti da tempo. Copriamo così i meccanismi di resistenza più diffusi. Tuttavia, sappiamo che con questo ci sfuggono alcune resistenze", afferma Achim Plum. "Vogliamo anche decifrare i meccanismi di resistenza meno comuni, poiché in futuro potrebbero rappresentare una grande minaccia." Per sviluppare test adeguati, sono necessarie analisi di centinaia o migliaia di agenti patogeni isolati dai pazienti. "Abbiamo bisogno sia dell'intera informazione genetica dei patogeni, sia del loro comportamento di risposta ai comuni antibiotici, per poter stabilire un collegamento tra resistenza e variazioni genetiche sottostanti", spiega Plum.

Per farlo, Curetis ha acquistato nel settembre dello scorso anno dal Siemens Technology Accelerator GmbH il database genetico GEAR, che sta per "Genetic Antibiotic Resistance and Susceptibility". Il database e la piattaforma correlata sono stati sviluppati in collaborazione con due università. L'Istituto di Biologia Molecolare Clinica di Kiel si è occupato del sequenziamento genetico dei batteri, mentre il professor Andreas Keller e il suo gruppo di lavoro "Bioinformatica Clinica" dell'Università del Saarland hanno condotto l'analisi informatica del dataset di 30 terabyte.

"I batteri sono incredibilmente intelligenti e implementano molto rapidamente i loro geni di resistenza. Con GEAR possiamo ora comprendere le loro strategie", afferma il bioinformatico Keller. La condizione per questo è una banca dati mondiale che copra decenni. Per questo motivo, GEAR contiene 11.000 ceppi batterici e modelli di reazione a 21 antibiotici, isolati negli ultimi trent'anni da campioni di pazienti provenienti da tutto il mondo.

Con l'aiuto di questi dati, i ricercatori verificano quali anomalie genetiche sono associate alla resistenza a determinati antibiotici. "È un puzzle gigantesco", dice Keller, calcolando rapidamente che la quantità di dati analizzati equivale a circa 500.000 Bibbie. I suoi algoritmi e i primi risultati gli danno fiducia: "Possiamo prevedere le resistenze già all'85%", afferma Keller.

Le resistenze contro antibiotici vecchi e nuovi si evolvono dinamicamente. Per questo, anche il database GEAR continuerà a svilupparsi. "La resistenza agli antibiotici è uno dei problemi più urgenti della sanità mondiale e deve essere affrontata in modo coordinato. Intendiamo espandere GEAR, creando una piattaforma di ricerca condivisa tra ricerca accademica, sanità pubblica e industria", afferma Plum.