ANTIBIOTICI

Antibiotici e resistenza

Obiettivi dell’attività

•

Rivedere i concetti di DNA, la sua struttura e alcune sue
funzioni, e le tecniche per analizzarlo, in particolare
l’amplificazione - PCR

•

Funzionalità e problematiche connesse al tema della
resistenza antibiotica

•

Esercitazione sulle tecniche di PCR e corsa elettroforetica in
gel di agarosio

Antibiotici e resistenza

Overview

•

TECNICHE UTILIZZATE: PCR - amplificazione di DNA; digestione
di restrizione; gel di elettroforesi

•

TEMPO RICHIESTO: una lezione di 90 min o due lezioni da 45 min

•

CONOSCENZE DI BASE: funzioni e struttura del DNA; familiarità
con il concetto di amplificazione genetica; familiarità con
funzionalità degli antibiotici

NOTA BENE: in questa attività di laboratorio non verrà utilizzato
materiale genetico resistente agli antibiotici che possa diffondersi in
ambiente

Antibiotici e resistenza

Contesto reale

Nel 2018, circa 200 persone in 36 stati sono
state contagiate da un ceppo patogeno di
Escherichia coli (E. coli) che aveva
contaminato lattuga romana; cinque persone
sono morte.

La fonte della contaminazione era
ambientale; i batteri si erano diffusi attraverso
un canale di irrigazione. Fortunatamente, in
questo caso, i batteri non erano resistenti agli
antibiotici. Ma se fossero stati?

La resistenza agli antibiotici sta diventando
un reale problema di sicurezza
sanitaria….perchè?

Antibiotici e resistenza

Resistenza antibiotica

Gli antibiotici sono sostanze in grado di uccidere i batteri in
diversi modi che mirano ad alterane le reazioni fisiologiche
cellulari.

Alcuni batteri, possono risultare geneticamente resistenti
alla sostanza antibiotica, e sopravvivere.

I «sopravvissuti» possono trasmettere l’informazione
genetica per la resistenza in due modi:
1.

con il trasferimento verticale, riproducendosi

2.

con il trasferimento orizzontale, passando
l’informazione genetica (es. coniugazione batterica) ad
un’altra cellula non sua discendente e non per forza
appartenente alla stessa specie

Antibiotici

Antibiotici e resistenza

Resistenza antibiotica

Nel tempo, la selezione naturale favorirà i batteri antibiotico
resistenti, diminuendo l’efficacia di quel determinato antibiotico.

Nonostante l’esistenza – e quindi l’utilizzo – di sostanze
antibiotiche sia stata scoperta da solo circa un secolo (penicillina,
Fleming 1928), nel tempo i ceppi di batteri resistenti ai diversi tipi
di antibiotici stanno aumentando, rendendo la lotta alle infezioni
batteriche sempre più difficile.

Selezione
naturale

Antibiotici

Antibiotici e resistenza

Resistenza antibiotica

I batteri sono ovunque: nell’acqua, nel suolo…si stima che in un cucchiaino di suolo agricolo vi siano più
batteri che tutti gli abitanti di Italia, Spagna, Francia, Germania, Regno Unito, Svezia, Norvegia e Olanda
messi assieme!
Sono anche dentro di noi e sulla pelle (il nostro microbioma), compiendo tantissime funzioni favorevoli per il
nostro organismo.
Qualcuno di loro è patogeno, cioè ci fa ammalare, motivo per cui prendiamo gli antibiotici.
Anche gli animali che alleviamo si ammalano a causa di infezioni batteriche, e anche a loro vengono
somministrati antibiotici. Molte volte gli antibiotici veterinari vengono inseriti nel mangime animale a priori,
anche senza un’infezione in corso, per favorire la crescita della massa muscolare e, erroneamente, a scopo
preventivo sulle infezioni.

Perché combattiamo le infezioni batteriche?

È necessario tutto questo impiego di

antibiotici?

Mangimi animali

contengono

regolarmente una % di

antibiotici

Antibiotici e resistenza

Elettroforesi

Immagine reale di corsa elettroforetica

Interpretazione dei risultati

Antibiotici e resistenza

La fase di annealing (allineamento)
segue la denaturazione ed è
caratterizzata dal raffreddamento del
campione a una temperatura inferiore
(solitamente tra 50°C e 65°C). Durante
questa fase, gli oligonucleotidi detti
primer (corti segmenti di DNA
complementari alle sequenze target) si
legano in modo specifico ai siti di inizio e
fine del frammento di DNA da amplificare.

La fase di estensione si verifica aumentando la temperatura a un valore ottimale per l'attività dell'enzima
polimerasi (solitamente intorno ai 72°C). Durante questa fase, l'enzima polimerasi sintetizza nuovi filamenti di
DNA complementari utilizzando i primer come punto di partenza. Questo processo produce nuove copie di DNA
che corrispondono alla sequenza target.

Tecniche

PCR

Antibiotici e resistenza

L'elettroforesi su gel di agarosio è una tecnica
classicamente utilizzata per analizzare e
separare acidi nucleici. Questa tecnica sfrutta le
cariche presenti nelle molecole
di DNA o RNA (caricate negativamente) per farle
migrare, in un campo elettrico, attraverso un gel
di agarosio. Il gel funge da setaccio, essendo
costituito da una rete di pori, i quali consentono di
separare le molecole in base alla loro grandezza:
quelle più piccole attraversano più velocemente il
gel rispetto a quelle più grandi. Si avrà, quindi,
una separazione dei frammenti in funzione della
velocità di corsa nel gel.

Tecniche
Elettoforesi gel di agarosio