Intervista al Prof. Roberto Rusconi - AH INF-ACT Mid Career Awardee

Roberto Rusconi, nel 2024, è risultato vincitore del Mid Career Award della Fondazione INF-ACT in collaborazione con la Fondazione Armenise-Harvard e dedicato ai candidati in attività da almeno cinque, ma meno di 12 anni, affiliati a uno dei 25 partner del Consorzio INF-ACT.

Nel suo laboratorio, inserito all’interno dell’IRCCS Istituto Clinico Humanitas, studia i biofilm batterici per comprendere come si formano e come impattano sulla resistenza agli antibiotici.

 Raccontaci il progetto risultato vincitore

Il progetto proposto si concentra sulle comunità batteriche protette da una matrice extracellulare prodotta dai batteri stessi. I biofilm rappresentano una delle principali sfide al contenimento delle infezioni persistenti negli ospedali e si presentano, in particolare, in associazione all’uso di dispositivi biomedici.

Con il finanziamento ricevuto abbiamo approfondito la comprensione dei meccanismi di formazione dei biofilm e delle cause che lo rendono resistente agli antibiotici. In particolare, abbiamo deciso di concentrarci sulle particolari strutture che i biofilm formano in condizioni di flusso, per esempio nei cateteri o negli stent, e abbiamo indagato sul ruolo svolto dal DNA batterico rilasciato nella matrice extracellulare.

Nella nostra indagine abbiamo utilizzato ceppi di Pseudomonas aeruginosa, sia quelli già sequenziati che nuovi ceppi, sequenziando i batteri isolati da pazienti con infezioni croniche giunti in ospedale.

Quale è la finalità dello studio?

Conoscendo meglio i meccanismi di formazione del biofilm e la capacità di resistenza agli antibiotici che esso determina, è ipotizzabile scoprire nuove strategie per combattere queste colonie batteriche resilienti, portando potenzialmente a nuovi metodi di controllo delle infezioni.

Perché questo biofilm rappresenta un problema così rilevante?

La pericolosità è legata allo sviluppo di infezioni nascoste, che possono comparire anche dopo molti anni, grazie anche alla protezione garantita dal biofilm.

Rispetto alle infezioni acute, queste colonie batteriche diventano più difficili da trattare e, in presenza di protesi, la questione si complica: spesso si deve sostituire il dispositivo, si deve provvedere a lavaggi speciali, si deve evitare che le infezioni raggiungano le aree circostanti alla protesi.

Che risultati sono stati raggiunti in questi due anni?

Come anticipavo, abbiamo studiato le condizioni di sviluppo del biofilm in condizioni dinamiche, quelle in cui è presente un flusso, per esempio all’interno di cannule o cateteri.

Abbiamo notato che, in casi dinamici, il biofilm che si forma è molto diverso dai casi statici: anziché formarsi sulla superficie, il flusso dà origine a dei filamenti caratterizzati dal rilascio di DNA extracellulare, connesso alla matrice del biofilm.

La lisi di alcuni batteri, infatti, rilascia DNA extracellulare che fa da supporto alla crescita del biofilm.

Con la presenza di un flusso, ma anche in casi in cui sono presenti maglie o membrane, questo meccanismo di formazione del biofilm è dominante.

Inoltre, abbiamo scoperto che lo stesso meccanismo avviene a seguito dell’impiego di antibiotici a bassa concentrazione: l’antibiotico tende a uccidere e a rompere la membrana cellulare, il che moltiplica il rilascio di DNA extracellulare. In pratica, in modo controintuitivo, l’utilizzo dell’antibiotico favorisce la crescita del biofilm.

Il biofilm su superfici statiche o in casi dinamici si differenzia solo per forma o anche per composizione chimica?

Sia l’una che l’altra. Quello “sospeso” che si crea in ambienti dinamici, per alcune specie batteriche, è dominato dalla presenza di DNA extracellulare.

Il biofilm in condizioni statiche, invece, ha una presenza inferiore di DNA extracellulare rispetto ai polisaccaridi prodotti dai batteri. Ne deriva che, anche la scelta di intervento sul biofilm può cambiare a seconda delle condizioni in cui si opera.

È un lavoro in cui la biologia si interseca con la fisica…

La mia esperienza in USA ha confermato quanto sia fondamentale avere un team interdisciplinare per affrontare questo tipo di indagini.

Io stesso ho un profilo fisico-ingegneristico: sono laureato in ingegneria nucleare e con un dottorato in Scienza e Tecnologia delle Radiazioni presso il Politecnico di Milano.

Grazie anche al finanziamento ricevuto, si è allargato il gruppo di lavoro e oggi ci lavorano persone con profilo biomedico, ingegneristico, biotecnologico, informatico, biochimico.

Quanto manca al trasferimento di queste scoperte all’interno degli ospedali

Essere inserito in un IRCCS ha avvicinato i due mondi, sia nella raccolta dei campioni provenienti direttamente da pazienti, come dicevo prima, sia per il trasferimento in tempi più rapidi di alcune soluzioni.
Per lo sviluppo di nuove terapie i tempi sono più lunghi, ma si può intervenire più celermente sulle modifiche ai protocolli che sfavoriscono la crescita di biofilm, o partecipare alla scelta del tipo di superficie dell’attrezzatura medica.

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