Dottorato in MEDICINA SPERIMENTALE

Titolo della tesi: Overcoming the challenge of antimicrobial resistance: in vitro evaluation of a novel antimicrobial compound against carbapenem-resistant Acinetobacter baumannii (CRAB)

Acinetobacter baumannii è un patogeno opportunista di rilevante importanza clinica, classificato dall’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) come microrganismo di priorità critica, a causa della sua capacità di sviluppare resistenza a molteplici classi di antibiotici, in particolare ai carbapenemi. Le infezioni causate da A. baumannii, come la polmonite associata a ventilazione meccanica (VAP) e le infezioni del flusso sanguigno, sono particolarmente frequenti nei pazienti ricoverati in terapia intensiva (ICU) e rappresentano un grave problema di sanità pubblica, poiché le opzioni terapeutiche disponibili sono estremamente limitate. L’obiettivo di questo studio è stato valutare l’attività in vitro di una nuova molecola non ancora disponibile in commercio, zosurabalpin (ZAB), come possibile strategia terapeutica contro le infezioni da A. baumannii resistente ai carbapenemi (CRAB). Particolare attenzione è stata posta nel determinare se ZAB fosse in grado di superare i meccanismi di resistenza associati a cefiderocol (FDC), una cefalosporina siderofora attualmente utilizzata nella pratica clinica per il trattamento di infezioni gravi causate da batteri Gram-negativi multiresistenti, inclusi i CRAB. Nella prima parte della ricerca, l’efficacia in vitro di FDC è stata valutata su una collezione di 100 ceppi clinici di CRAB, isolati da campioni respiratori e da emocolture ottenuti da pazienti ricoverati in ICU presso il Policlinico Umberto I dell’Università Sapienza di Roma. Le concentrazioni minime inibenti (MIC) sono risultate comprese tra 0.06 mg/L e >32 mg/L. Tra i 100 ceppi analizzati, 89 hanno mostrato valori di MIC ≤2 mg/L, mentre 11 ceppi hanno riportato MIC pari a 4 mg/L o ≥32 mg/L. Secondo i breakpoint clinici definiti dall’European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing (EUCAST), 89 ceppi sono stati classificati come suscettibili a FDC, mentre gli 11 restanti sono stati classificati come resistenti. Questi risultati indicano che, sebbene FDC abbia mostrato un’elevata attività contro la maggior parte degli isolati, 11 ceppi presentavano MIC significativamente aumentate, evidenziando l’emergere di ceppi CRAB resistenti a FDC. Due ceppi rappresentativi resistenti a FDC, uno con MIC pari a 4 mg/L e l’altro con MIC >32 mg/L, ed un isolato di controllo classificato come sensibile (MIC 1 mg/L) sono stati sottoposti a sequenziamento genomico (WGS) per identificare potenziali determinanti genetici della resistenza a FDC, tra cui la produzione di β-lattamasi (in particolare enzimi di tipo OXA), modifiche del sito bersaglio, ridotta permeabilità di membrana, sovraespressione di pompe di efflusso e formazione di biofilm. Tutti e tre gli isolati appartenevano allo stesso tipo di sequenza e condividevano un profilo quasi identico di geni di resistenza antimicrobica appartenenti a diverse classi antibiotiche, oltre a un simile insieme di elementi genetici mobili. Presentavano inoltre una capsula e un repertorio di geni di virulenza comparabile, suggerendo un profilo genomico e patogeno ampiamente conservato. Considerata l’elevata similarità genomica, le marcate differenze nei valori di MIC per FDC non risultavano spiegabili sulla base delle caratteristiche analizzate. L’analisi della proteina legante la penicillina 3 (PBP3), noto bersaglio di FDC, non ha evidenziato mutazioni a singolo nucleotide (SNP) nei ceppi resistenti. Anche i profili clinici dei pazienti da cui tali ceppi erano stati isolati risultavano sovrapponibili, supportando l’ipotesi che la resistenza a FDC sia probabilmente il risultato di un processo multifattoriale piuttosto che riconducibile a un singolo determinante identificabile. Ulteriori meccanismi, come alterazioni nei sistemi di trasporto, nelle vie regolatorie o mutazioni situate al di fuori dei geni di virulenza noti, potrebbero contribuire alla resistenza e richiedono ulteriori approfondimenti. Nella seconda parte dello studio è stata valutata l’attività in vitro di ZAB per determinarne il potenziale come nuova opzione terapeutica nelle infezioni da A. baumannii. ZAB ha mostrato un’attività potente e selettiva contro tutti e 100 gli isolati CRAB, con MIC comprese tra ≤0,015 mg/L e 0.5 mg/L. È particolarmente rilevante che, confrontando i valori di MIC con quelli di FDC, ZAB abbia dimostrato una potente attività anche contro tutti gli 11 ceppi resistenti a FDC, che mostravano MIC pari a 4 mg/L o >32 mg/L. Notevolmente, tali ceppi hanno riportato MIC basse nei confronti di ZAB, comprese tra 0.06 mg/L e 0.5 mg/L. Nel complesso, questo studio fornisce evidenze reali basate su isolati clinici provenienti da un grande ospedale italiano e sottolinea il forte potenziale di ZAB come futura opzione terapeutica per contrastare le infezioni causate da A. baumannii. Tali risultati supportano l’ulteriore sviluppo preclinico e contribuiscono all’avanzamento di terapie antimicrobiche innovative, urgentemente necessarie per affrontare la minaccia globale rappresentata dai ceppi CRAB.