Lotta al fuoco batterico e individuazione della salmonella
I ricercatori del Fare all'ETH hanno creato un'arma efficace contro il fuoco batterico e un nuovo metodo di rilevamento della salmonella. Entrambi si basano su virus speciali che attaccano specificamente un solo tipo di batterio.
La malattia delle piante, il colpo di fuoco batterico, causata dal batterio Erwinia amylovora,è temuta dai frutticoltori. Il batterio attacca meli e peri e altre piante di rosa. Se un albero è infestato, di solito deve essere abbattuto e completamente bruciato.
Il controllo dell'agente patogeno del fuoco batterico è difficile. In casi eccezionali, gli Umwelt und Geomatik possono utilizzare l'antibiotico streptomicina. Ma anche questo non può impedire la diffusione del patogeno, ad esempio attraverso gli insetti impollinatori.
Utilizzare il nemico del nemico
I ricercatori guidati dal professor Martin Loessner dell'ETH presentano ora una nuova strategia di controllo: hanno dotato di geni aggiuntivi un virus batterico (noto come batteriofago) chiamato Y2, che attacca esclusivamente il patogeno del fuoco batterico. Ciò ha permesso di creare un'arma altamente efficace e specifica contro questo batterio.
Anche la forma naturale di Y2 è un nato Erwinia-Tuttavia, questo batteriofago non è in grado di penetrare l'involucro di muco resistente con cui il batterio si protegge sufficientemente bene. La melma batterica è estremamente tenace e ostruisce il sistema vascolare delle piante, facendo appassire fiori e foglie.
Diverso un secondo Erwinia batteriofago infettante, L1. Grazie a speciali enzimi, è in grado di dissolvere efficacemente la melma. Tuttavia, L1 non è in grado di uccidere il patogeno del fuoco batterico con la stessa efficacia.
Dotare Y2 di capacità mucolitiche
Inserendo il gene di questo enzima da L1 nel fago Y2, i ricercatori hanno creato una variante geneticamente modificata in grado di svolgere entrambe le funzioni: È in grado di Erwinia-Il batterio L1 è altamente infettivo e assolutamente letale e può dissolvere efficacemente il suo mantello di melma.
Non appena Y2 entra nel batterio, inizia a moltiplicarsi in massa. Questo virus dissolve quindi il batterio dall'interno, in modo che possa essere rilasciato e infettare altri batteri. Anche gli enzimi che sciolgono il muco vengono rilasciati nell'ambiente in grandi quantità. Questo accelera la rottura dell'involucro di muco di altri batteri, facilitando così la loro infezione. La distruzione procede quindi rapidamente.
"Il nostro batteriofago si è dimostrato molto efficace contro l'agente patogeno del fuoco batterico, non solo in laboratorio, ma anche nei fiori di melo infetti", spiega Loessner. I test sono stati condotti con materiale vegetale contaminato in serre con i più alti standard di sicurezza. Tuttavia, finora non sono state effettuate prove sul campo: "Il fuoco batterico è una delle peggiori malattie delle piante, quindi non si possono fare esperimenti sul campo", sottolinea l'ETH.
Il virus diventa sensore
Tuttavia, i ricercatori non si sono limitati a creare batteri killer. Con l'aiuto di un altro gene, hanno creato una seconda variante Y2 con la quale possono rilevare il patogeno del fuoco batterico. Il gene fa sì che i batteri inizino a brillare quando vengono attaccati dai batteriofagi. Questa luce può essere facilmente misurata e utilizzata per il rilevamento mirato dell'agente patogeno.
Questo metodo non è solo veloce e molto affidabile, ma anche estremamente sensibile: "Con l'aiuto dei nostri fagi sensori, bastano poche migliaia di batteri infetti per rilevare il fuoco batterico", sottolinea Loessner. I metodi di rilevamento precedenti erano molto più lenti, meno sensibili e talvolta errati. Tuttavia, poiché il fago sensore Y2 rileva soltanto Erwinia Se il batteriofago è infetto, non ci possono essere false diagnosi, dice il ricercatore.
Specificità come base per il rilevamento della Salmonella
Loessner e i suoi collaboratori hanno sfruttato il fatto che i batteriofagi sono generalmente molto specifici per l'ospite anche in un altro modo: per il rilevamento della salmonella. In una seconda pubblicazione, apparsa anch'essa sulla rivista Applied and Environmental Microbiology, i ricercatori dell'ETH mostrano come hanno sviluppato un metodo di rilevamento universale della salmonella utilizzando singole parti di batteriofagi prodotte sinteticamente. Ciò consente di rilevare tutte le 2500 sottospecie (sottotipi) conosciute. I metodi precedenti basati sugli anticorpi riconoscono solo alcuni di questi sottotipi e sono anche più lenti.
Il team di Loessner ha replicato un componente specifico del batteriofago S16, specifico per la salmonella. Questa parte, una fibra di coda virale, contiene anche una proteina legante sferica che può aderire a due strutture di superficie specifiche di tutti i sottotipi di Salmonella. La fibra di coda artificiale e la struttura di riconoscimento sono a loro volta attaccate alla superficie di microscopiche microsfere magnetiche.
Oggi è possibile testare quasi tutti i liquidi e i campioni per verificare la presenza e la quantità di salmonella. Non appena le salmonelle si legano alle fibre delle microsfere magnetiche, nel recipiente di analisi si forma una sorta di aggregato arrugginito, che può essere facilmente separato con un magnete esterno.
Riferimento alla letteratura
Born Y, et al. Ingegneria dei batteriofagi Y2::dpoL1-C e Y2::luxAB per un controllo efficiente e un rilevamento rapido del patogeno del fuoco batterico, Erwinia amylovora. Microbiologia applicata e ambientale. Giugno 2017 Volume 83 Issue 12 e00341-17. DOI: pagina esterna10.1128/AEM.00341-17
Denyes JM, et al Proteine modificate della fibra a coda lunga del batteriofago S16 per l'immobilizzazione rapida e specifica e la rilevazione di Salmonella Cellule. Microbiologia applicata e ambientale. Giugno 2017 Volume 83 Issue 12 e00277-17. DOI: pagina esterna10.1128/AEM.00277-17