Timothy Lu, 29 anni
di Carl Zimmer
Alla Harvard Medical School, molti pazienti di Lu sono stati attaccati da aggregazioni complesse di batteri che sopravvivono protette da un involucro polisaccaridico adesivo. «Le loro infezioni erano serie», dice Lu. «Pazienti con fibrosi cistica, persone che si erano prese infezioni dai cateteri. Tutto ciò era provocato dai biofilm».
Lu, ora ricercatore al MIT, è impegnato nel tentativo di eliminare questi batteri. Ma, a differenza di chi ha affrontato il problema in precedenza, Lu ha sfruttato i nuovi strumenti della biologia sintetica. Ha modificato il fago, un tipo di virus, per arrivare alla eliminazione dei biofilm e al sabotaggio delle loro difese contro gli antibiotici. I risultati del suo lavoro potrebbero rappresentare il primo grande successo commerciale della biologia sintetica, in quanto ha realizzato l’obiettivo di combattere i biofilm che infestano le apparecchiature industriali.
Quando i batteri si insediano su una superficie, emettono molecole che legano insieme l’intera colonia e la ricoprono con uno scudo protettivo. I batteri di questi biofilm sono fino a 500 volte più resistenti agli antibiotici dei microbi liberi. In genere, i virus impiegano molto tempo a penetrare i densi strati dei biofilm. Ma Lu si è imbattuto in un enzima prodotto da batteri orali in grado di superare le difese dei biofilm. Il ricercatore del MIT ha inserito il gene dell’enzima in un fago chiamato T7 in modo che, quando contagia un microbo, il virus produce la maggiore quantità possibile di enzima.
Appena il T7 raggiunge un biofilm, attacca lo strato superiore del batterio, che esplode, spargendo enzimi e nuovi fagi. Aiutati dall’enzima, i virus penetrano nello strato successivo del batterio, ripetendo il ciclo fino alla distruzione del biofilm. Lu e i suoi colleghi hanno anche trovato altri modi per trasformare i fagi in armi efficaci contro i biofilm, come la creazione di versioni in grado di far sopprimere l’attività dei geni che il batterio utilizza per difendersi dagli antibiotici.
Lo scorso anno, Lu è stato uno dei fondatori di Novophage (che ora si chiama Ascendia Biotechnology) per sviluppare applicazioni commerciali per i fagi. L’azienda si è inizialmente concentrata su biofilm che, secondo Lu, possono corrodere le tubature dell’acqua e bloccare i sistemi di riscaldamento e raffreddamento, diminuendone l’efficienza energetica di oltre l’80 per cento. Nella lotta ai biofilm l’industria tradizionale ha finora sperimentato il lavaggio delle tubazioni, l’impiego di sostanze chimiche, l’esposizione delle pellicole alla luce ultravioletta, ma senza risultati efficaci, mettendo a rischio le tubature, l’ambiente e le persone. Una piccola iniezione di fagi in una conduttura dell’acqua può ripulire l’intero sistema, con i fagi che si riproducono mentre consumano il biofilm.
I batteri si uniscono per formare una matrice protettiva che resiste agli attacchi virali. Ma il virus di Lu produce un enzima che rompe questi biofilm. Quando attacca i batteri che si trovano sulla superficie del biofilm, questi scoppiano e diffondono il virus che propaga l’infezione agli strati sottostanti, esponendo rapidamente all’infezione anche i batteri più nascosti. ILLUSTRAZIONE: BRYAN CHRISTIE
