S. salivarius EVOL12®: la capacità di rendersi invisibile e neutralizzare le armi difensive dello S. pyogenes
La recente lettura scientifica, anche italiana, (Increase in invasive group A streptococcal infections in Milan, Italy: a genomic and clinical characterization) riporta la sempre maggiore incidenza di infezioni sostenute dallo S. pyogenes e, in particolare, di quelle invasive più severe.
Tutto ciò si ipotizza possa essere dovuto sia ad un deficit immunitario, dovuto al distanziamento sociale durante la pandemia da COVID-19, sia ad un’evoluzione del patogeno che ha aumentato la sua virulenza.
Queste osservazioni hanno spinto un gruppo di ricerca dell’Università di Houston a indagare le peculiarità anti-pyogenes del ceppo probiotico per il cavo orale più studiato al mondo, lo S. salivarius K12, in modo tale da potenziarlo e renderlo ancor più performante nel contrastare i batteri patogeni e, in particolare, i ceppi di S. pyogenes più virulenti.
S. salivarius EVOL12®: la capacità di rendersi invisibile allo S. pyogenes
Lo studio, pubblicato su Nature, Engineered probiotic overcomes pathogen defences using signal interference and antibiotic production to treat infection in mice, ha confermato l’efficacia clinica del ceppo K12 nel prevenire le faringo-tonsilliti da S. pyogenes, tuttavia, cita anche rari casi in cui il K12 non è riuscito a contrastare efficacemente la proliferazione del patogeno.
Gli autori hanno quindi ipotizzato che ciò sia dovuto a strategie di difesa messe in atto dallo S. pyogenes per sopravvivere in un ecosistema ostile. Lo studio ha quindi scoperto l’abilità del K12 di produrre un metabolita, chiamato NIP, che utilizza come strategia per valutare la presenza, nell’ambiente circostante, di altri generi o specie batteriche.
Gli autori osservano, però, come il pyogenes, a sua volta, produca un metabolita molto simile a NIP e, per questo motivo, è in grado di captare la produzione di questo metabolita da parte dello S. salivarius K12.
In questo modo, producendo NIP, è come se il K12 nativo si rendesse “visibile” a S. pyogenes, che inizia a produrre una proteasi, denominata SpeB, in grado di degradare le salivaricine.
Questo meccanismo spiega la scarsa efficacia del K12 quando S. pyogenes è già presente nel microbiota orale.
A questo punto la ricerca si è spinta oltre, portando all’evoluzione del ceppo probiotico K12.
In primo luogo, si è reso il nuovo ceppo S. salivarius EVOL12® “invisibile” a S. pyogenes bloccando la produzione di NIP, mediante il silenziamento del gene che lo codifica.
In questo modo lo S. pyogenes non è più in grado di rilevare la presenza dell’EVOL12®.
Questo fa sì che il pyogenes non rilasci più SpeB permettendo alle salivaricine di svolgere appieno la loro attività battericida.
L’efficacia maggiore del ceppo EVOL12® è stata verificata ripetendo gli studi in vitro che hanno evidenziato una drastica riduzione della carica di S. pyogenes.
Streptococcus salivarius EVOL12®: il potenziamento della salivabactina antibatterica
Lo studio ha inoltre portato alla scoperta, nel ceppo K12 nativo, del gene sar codificante per una terza molecola, oltre alle note salivaricine A2 e B, responsabile dell’attività antibatterica: la salivabactina.
Lo studio, però, osserva anche che lo S. salivarius K12 non è in grado di produrre salivabactina in modo continuativo poiché il gene sar è preceduto da un promotore debole, che ne limita la produzione del tempo.
Lo studio genomico è quindi proseguito con l’inserimento del promotore tufA, ovvero il promotore più attivo già presente nel genoma del K12, a monte del gene sar nel nuovo ceppo probiotico S. salivarius EVOL12®.
Tale ingegnerizzazione cisgenetica (replicazione di un gene già presente nel genoma del K12), ha permesso di potenziare la sintesi della salivabactina garantendone un’espressione 4-5 volte superiore e prolungata nel tempo.
Conclusioni
In conclusione, la prima ingegnerizzazione ha reso l’EVOL12® invisibile al pyogenes che non è più in grado di inattivare le salivaricine, mentre la seconda ingegnerizzazione ha permesso di potenziare la produzione dell’EVOL12® del terzo veleno metabolico: la salivabactina.
Il nuovo ceppo S. salivarius EVOL12® è quindi in grado di produrre massivamente tre metaboliti attivi contro i batteri patogeni: le salivaricine A2 e B e la salivabactina.
Per questi motivi, il ceppo S. salivarius EVOL12® ha dimostrato possedere le medesime caratteristiche di probioticità del ceppo nativo ma con una maggior e spiccata attività antibatterica nei confronti dei principali patogeni responsabili delle infezioni respiratorie ricorrenti quale, ad esempio, lo S. pyogenes.
