Un team multidisciplinare coordinato dal Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr), in collaborazione con le Università di Urbino e Parma, ha applicato la tecnica del 'nanomotion sensing' per analizzare il comportamento dello Staphylococcus aureus.
Lo studio, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista Scientific Reports, ha permesso di osservare per la prima volta l'attività metabolica del batterio attraverso le sue vibrazioni su scala nanometrica.
La tecnologia del nanomotion sensing
Il nanomotion sensing è una metodologia d'avanguardia che consente di rilevare i movimenti infinitesimali prodotti dalle cellule vive. Nel caso dello Staphylococcus aureus, patogeno noto per l'elevata resistenza agli antibiotici, i ricercatori hanno isolato le oscillazioni coordinate che riflettono lo stato di salute e l'attività del microrganismo.
Questa tecnica permette di monitorare in tempo reale come il batterio risponda agli stimoli esterni, offrendo una finestra privilegiata sulla sua dinamica cellulare che i metodi di coltura convenzionali, come la misurazione della densità ottica (OD600), non riescono a dettagliare con la medesima precisione temporale.
Il ruolo cruciale del ferro nel metabolismo batterico
Il fulcro della ricerca risiede nella correlazione tra la disponibilità di ferro e la vitalità batterica. Il ferro è infatti un micronutriente essenziale per la crescita e la motilità dei patogeni. Il team ha confrontato due ceppi di Staphylococcus aureus: un ceppo "wild type" (selvatico) e un mutante incapace di produrre siderofori, le molecole che il batterio utilizza per sequestrare il ferro dall'ambiente circostante.
Rappresentazione del sensore con i batteri (a-f) e la risposte in frequenza delle fluttuazioni di nanomovimento (g-j)
Le osservazioni hanno confermato che, in assenza di ferro o della capacità di assorbirlo, le vibrazioni metaboliche del batterio subiscono variazioni significative. "Il ferro è micronutriente cruciale per la crescita dei batteri e gioca un ruolo fondamentale in diversi processi fisiologici, tra cui la motilità", spiega Giovanni Longo, ricercatore del Cnr-Ism e coordinatore dello studio.
Prospettive per nuove terapie antibatteriche
L'identificazione del metabolismo del ferro come motore dei nanomovimenti batterici apre scenari terapeutici innovativi. Se il ferro è il combustibile della resistenza batterica, interromperne l'omeostasi (l'equilibrio interno) potrebbe diventare una strategia per disarmare i ceppi resistenti senza ricorrere esclusivamente ai farmaci tradizionali. "Questo studio dimostra come il 'nanomotion sensing' possa essere un potente strumento per analizzare le vibrazioni cellulari e per esplorare in dettaglio la relazione tra l'omeostasi del ferro e il comportamento di Staphylococcus aureus", conclude Longo. "Le oscillazioni osservate potrebbero aprire la strada a strategie terapeutiche innovative, mirate a disabilitare i batteri attraverso l'interruzione del loro metabolismo del ferro."
Il controllo dell'assunzione di questo minerale si prospetta dunque come una via strategica per il trattamento delle infezioni più difficili, offrendo una soluzione concreta al crescente problema della resistenza antibiotica globale.
