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15.2: Selezione antibiotica
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Antibiotic Selection
 
Trascrizione

15.2: Selezione antibiotica

Panoramica

I ricercatori utilizzano geni di resistenza agli antibiotici per identificare i batteri che possiedono un plasmide contenente il loro gene di interesse. La resistenza agli antibiotici si verifica naturalmente quando una mutazione spontanea del DNA crea cambiamenti nei geni batterici che eliminano l'attività antibiotica. I batteri possono condividere questi nuovi geni della resistenza con la loro prole e altri batteri. L'abuso e l'abuso di antibiotici hanno creato una crisi di salute pubblica, poiché i batteri resistenti e multiresistenti continuano a svilupparsi.

La resistenza agli antibiotici è uno strumento essenziale per l'ingegneria genetica

Gli antibiotici, come la penicillina, sono farmaci che uccidono o fermano la crescita batterica. I batteri che hanno acquisito naturalmente o artificialmente i geni della resistenza agli antibiotici non rispondono agli antibiotici. Gli scienziati lo sfruttano progettando plasmidi, piccoli pezzi di DNA auto-replicanti, che portano sia un gene di resistenza agli antibiotici che un gene di interesse. La resistenza agli antibiotici è parte integrante della clonazione del DNA che consente a un ricercatore di identificare le cellule che hanno assorbito un DNA di interesse.

Il DNA di interesse del ricercatore viene introdotto nelle cellule batteriche utilizzando un processo chiamato trasformazione. La trasformazione batterica comporta la creazione temporanea di piccoli fori nella parete cellulare batterica per consentire l'assorbimento di DNA esterno come un plasmide. Solo alcune cellule batteriche assorbono nuovo DNA. Poiché il plasmide comprende sia il DNA di interesse che un gene che conferisce resistenza a un antibiotico specifico, l'applicazione dell'antibiotico alle cellule batteriche (cioè la selezione degli antibiotici) può aiutare a determinare quali cellule sono state geneticamente modificate.

Il ricercatore diffonde le cellule batteriche su una piastra di coltura contenente un antibiotico scelto. Solo i batteri contenenti il gene della resistenza agli antibiotici sopravvivono e crescono sulla piastra. Dopo alcuni giorni, il ricercatore può selezionare una colonia batterica da sperimentare per ulteriori esperimenti, come gli studi sull'espressione genica. Dopo la selezione degli antibiotici, il ricercatore testerà ulteriormente i batteri utilizzando altri metodi (ad esempio, PCR) per confermare che il DNA di interesse è corretto. Spesso si verificano errori come il plasmide che non contiene affatto il gene di interesse.

I batteri possono acquisire resistenza agli antibiotici naturalmente

I batteri possono acquisire resistenza agli antibiotici attraverso mutazioni spontanee del DNA che alterano le proteine prodotte dalla cellula. I batteri resistenti possono produrre proteine che causano il degrado dell'antibiotico, pompato fuori dalla cellula o impedito di interagire con il suo bersaglio. Ad esempio, la vancomicina antibiotica inibisce la sintesi della parete cellulare batterica. Alcuni batteri hanno sviluppato resistenza a questo antibiotico modificando i tipi di sottounità proteiche, gli amminoacidi, utilizzati nell'assemblaggio della parete cellulare in quelli che non sono influenzati dalla vancomicina.

Una volta che i geni della resistenza agli antibiotici emergono, i batteri possono trasmetterli alla loro prole. I batteri possono anche acquisire geni di resistenza agli antibiotici da altri batteri della stessa specie o di specie diverse attraverso un processo chiamato trasferimento genico orizzontale (HGT). Ci sono tre meccanismi di HGT: trasformazione, coniugazione e trasduzione. I geni di resistenza agli antibiotici si trovano spesso in plasmidi o trasposoni, pezzi di DNA che si trasferiscono facilmente tra batteri, che vengono scambiati durante l'HGT. Di conseguenza, nuovi tipi di resistenza agli antibiotici possono diffondersi rapidamente a più tipi di batteri infettivi.

L'uso eccessivo clinico e l'uso improprio di antibiotici producono "Superbatteri"

Gli antibiotici sono un trattamento critico per le infezioni batteriche. Tuttavia, il loro uso può causare batteri a diventare resistente e rendere l'antibiotico inefficace, che porta a infezioni non curabili e potenzialmente mortali. L'abuso di antibiotici e l'abuso, ad esempio l'uso di antibiotici per trattare infezioni virali (piuttosto che batteriche) o per aumentare la crescita del bestiame, è problematico perché favorisce la resistenza.

Gli antibiotici causano resistenza per evolvere perché uccidono i batteri sensibili e lasciano solo gli individui resistenti. I batteri sopravvissuti si dividono rapidamente, producendo prole con la stessa resistenza agli antibiotici. Quando gli antibiotici sono abusati, questa pressione di selezione provoca il numero di batteri resistenti nella popolazione a salire rapidamente. Questo è un grande problema di salute pubblica perché aumenta la resistenza agli antibiotici e crea "superbatteri" che sono resistenti a antibiotici multipli. L'uso eccessivo e l'abuso di antibiotici possono eventualmente esaurire le opzioni di trattamento per le infezioni batteriche.


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