Le infezioni polmonari causate dal batterio Pseudomonas aeruginosa sono difficili da eradicare nelle persone con fibrosi cistica (FC), anche perché tale batterio forma biofilm protettivi che gli permettono di resistere agli antibiotici. Inoltre, P. aeruginosa si adatta molto bene all’ambiente del polmone FC perché usa il muco in esso contenuto come fonte nutritiva per la crescita e la formazione di biofilm.
Nel progetto verrà valutata la capacità di oltre 3000 farmaci già approvati per l’uso nell’uomo di ridurre in vitro la crescita e la formazione di biofilm di P. aeruginosa. Lo screening verrà eseguito in condizioni che mimano il più possibile l’ambiente polmonare delle persone con fibrosi cistica. L’effetto dei farmaci sulla crescita batterica e sulla formazione del biofilm verrà valutato grazie a un biosensore precedentemente sviluppato dai ricercatori: si tratta di un particolare dispositivo capace di monitorare il numero di cellule batteriche presenti ed emettere luminescenza in base a specifiche condizioni intracellulari di P. aeruginosa.
I farmaci selezionati tramite questo screening dovranno essere ulteriormente caratterizzati per comprenderne il meccanismo d’azione e verificarne l’efficacia su un ampio pannello di batteri isolati da persone con FC e in modelli animali di infezione polmonare. Il fatto che tali molecole siano già state approvate per l’uso nell’uomo faciliterà il loro trasferimento dal laboratorio di ricerca alla pratica clinica.
I risultati ottenuti apriranno la strada allo sviluppo di nuove opzioni terapeutiche per il trattamento delle infezioni polmonari croniche in fibrosi cistica causate da P. aeruginosa.
The ability of P. aeruginosa to cause infection in the cystic fibrosis lung relies on its ability to use the sputum as a nutrient source for growth and to form antibiotic-resistant biofilms in this specific environment. Hence, safe drugs able to hit P. aeruginosa processes specifically required for growth and biofilm formation in the cystic fibrosis lung are highly desirable.
A library of more than 3000 drugs already approved for their use in humans will be screened to identify molecules able to decrease P. aeruginosa adaptation to the cystic fibrosis lung. To this aim, a previously developed biosensor strain that allows monitoring bacterial growth and biofilm formation as a function of culture turbidity and light emission will be used. The screening will be performed under conditions mimicking the cystic fibrosis sputum. In this way, it will be possible to identify drugs specifically inhibiting P. aeruginosa adaptation to the cystic fibrosis lung environment. Before their translation to clinical practice in cystic fibrosis, the drugs identified in this project will require further characterization aimed at investigating their mechanism of action, activity on a large panel of clinical isolates, and efficacy in animal models of chronic lung infection.
The identified molecules will be drugs already approved for their use in humans, thus facilitating their transfer from the research laboratory to the clinical practice.
The drugs that will be identified in this project have the potential to reduce the inflammatory burden or even to eliminate P. aeruginosa infection in the cystic fibrosis lung directly, by acting as antimicrobials, or indirectly, by increasing the efficacy of conventional antibiotics. These activities are expected to improve lung functionality in cystic fibrosis patients suffering from chronic P. aeruginosa infection.
The results obtained in this project will pave the way to the development of new therapeutic options to treat chronic lung infection caused by P. aeruginosa.
