Gli acidi pseudaminici (Pse) sono zuccheri batterici della famiglia degli acidi nonulosonici, strutturalmente simili all’acido neuraminico umano (Neu), il principale acido sialico antropico, implicato in numerosi processi fisiologici e patologici. Questa somiglianza consente ai Pse di mimarne alcune funzioni biologiche, ad esempio legandosi a recettori immunitari come SIGLEC-10 favorendo l’elusione della risposta immunitaria.
I Pse modificano proteine batteriche come la flagellina, localizzata su strutture come flagelli e pili. Questa modificazione post-traduzionale (PTM) può comprendere fino al 10% della massa delle proteine flagelliniche ed è essenziale per l’assemblaggio dei filamenti flagellari, la motilità e quindi la virulenza in Campylobacter jejuni e Helicobacter pylori. Questo processo, che prende il nome di prenilazione è stato osservato anche in batteri clinicamente rilevanti come Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa eTannerella forsythia. Tuttavia, le evidenze sono ancora limitate, così come la conoscenza relativa a molte delle sue funzioni biologiche.
Ora un team di ricercatori guidato da Richard Payne (University of Sydney) ed Ethan Goddard-Borger del Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research (WEHI) ha sviluppato un pool anticorpi monoclonali in grado di riconoscere proteine modificate da Pse, finora sconosciute, in ceppi clinicamente rilevanti come H. pylori eC. jejuni. Tra tali anticorpi, 18E si è dimostrato particolarmente efficace, riuscendo a eradicare anche l’infezione da Acinetobacter baumannii multiresistente ai farmaci sia in vitro sia in modelli murini di infezione. Si tratta di un patogeno a priorità critica (livello 1) nell’elenco dell’Organizzazione mondiale della sanità (OMS) relativo ai batteri resistenti agli antibiotici, responsabile di polmoniti nosocomiali e infezioni del flusso sanguigno. La scoperta, pubblicata a febbraio su Nature Chemical Biology, apre la strada a immunoterapie contro infezioni ospedaliere multiresistenti.
Dalla prenilazione agli anticorpi: identificare il bersaglio per colpire i batteri
L’analisi con spettrometria di massa delle proteine del flagello di H. pylori ha permesso di identificare numerosi siti prenilati sulle flagelline FlaA, FlaB e FlgE, suggerendo una diffusione ampia. In seguito, i ricercatori hanno sintetizzato peptidi contenenti Pse in due diverse configurazioni chimiche (alfa e beta) e li hanno confrontati con quelli naturali del batterio, scoprendo che la prenilazione avviene solo nella forma alfa. Le molecole sono state utilizzate per sviluppare anticorpi monoclonali in grado di riconoscere in modo ampio la gli acidi pseudaminici (Pse), attraverso l’immunizzazione dei topi e la selezione dei cloni più reattivi.
Il riconoscimento dipende dalla forma tridimensionale dei Pse
In seguito a uno screening di circa 1.000 cloni, i ricercatori hanno identificato tre candidati principali: 1E8, 3E11 e 6D2. In particolare, l’anticorpo 1E8 ha mostrato elevata affinità per i Pse, indipendentemente dal tipo di configurazione e dal legame a proteine o glicani. Non solo, 1EB era in grado di riconoscerne diverse varianti chimiche sebbene, in alcuni casi, con una riduzione dell’affinità dalle 18 alle 84 volte. Studi strutturali hanno evidenziato che il riconoscimento dipende principalmente dalla forma tridimensionale dei Pse, piuttosto che dal contesto molecolare in cui sono inseriti. Infatti, nei ceppi di H. pylori modificati privi di Pse, gli anticorpi perdevano questa specificità.
Gli anticorpi anti-Pse eliminano l’infezione da A. baumannii
Gli anticorpi hanno consentito di individuare proteine prenilate in Helicobacter pylori e Campylobacter jejuni, insieme a glicani più complessi contenenti Pse in Acinetobacter baumannii. Per valutarne il potenziale terapeutico, i ricercatori hanno testato l’efficacia degli anticorpi contro diversi ceppi di A. baumannii – RBH4, NIPH-329 e BAL062 e A74 – sia in vitro sia in vivo – utilizzando il ceppo ATCC19606 privo di Pse come controllo negativo. L’anticorpo 1E8 non solo ha riconosciuto le glicoproteine in tutti i ceppi produttori di Pse, ma ha eradicato l’infezione nei modelli murini, con sopravvivenza completa degli animali trattati rispetto ai controlli – che sono morti entro poche ore. Tuttavia, l’efficacia risultava ridotta in presenza di specifiche modificazioni strutturali della molecola, in particolare in posizione O4 e N5.
Conclusioni
I risultati dello studio ribaltano l’idea che gli anticorpi contro gli zuccheri siano poco versatili: molecole semplici, come i Pse, possono diventare un bersaglio terapeutico efficace. Una svolta che apre la strada a nuove strategie di immunoterapia, anche contro specie resistenti come Acinetobacter baumannii, accanto alle emergenti terapie fagiche.
