a cura di: Istituto Zooprofilattico Sperimentale dell’Abruzzo e del Molise “G. Caporale”

Nel mondo microscopico esiste un equilibrio complesso e affascinante, invisibile ai nostri occhi ma fondamentale per la vita sulla Terra. Batteri, virus e altri microrganismi convivono e interagiscono in un sistema dinamico che si è evoluto nel corso di milioni di anni.

Tra i protagonisti di questo equilibrio ci sono i batteriofagi, o semplicemente fagi: virus ambientali capaci di infettare esclusivamente i batteri. Sono gli organismi più abbondanti del pianeta e si trovano praticamente ovunque: nelle acque, nel suolo, negli alimenti, negli allevamenti e persino nel nostro corpo.

Ciò che rende i batteriofagi particolarmente affascinanti non è solo la loro presenza ubiquitaria, ma il loro comportamento. Ogni batteriofago è infatti altamente specifico, riconosce e attacca solo determinati batteri, come una chiave progettata per aprire una singola serratura. Questo significa che possono eliminare selettivamente un batterio patogeno senza interferire con gli altri microrganismi utili, con un livello di precisione che raramente si osserva in altri sistemi biologici.

I fagi possono seguire due strategie: alcuni, detti litici, infettano il batterio e lo distruggono rapidamente, liberando nuove particelle virali pronte a infettare altri batteri; altri, detti lisogenici, integrano il proprio materiale genetico nella cellula ospite e possono rimanere silenti per lunghi periodi prima di riattivarsi.

Per le applicazioni pratiche, l’interesse si concentra sui fagi strettamente litici, proprio per la loro capacità di contrastare in modo diretto e controllato i batteri bersaglio.

Un approccio diverso per affrontare l’antibiotico-resistenza

Gli antibiotici hanno rappresentato una delle più grandi conquiste della medicina moderna. Tuttavia, il loro utilizzo estensivo ha favorito la comparsa di batteri resistenti, rendendo alcune infezioni sempre più difficili da trattare.

In questo contesto, i batteriofagi offrono un approccio complementare e innovativo. A differenza degli antibiotici, che spesso agiscono in modo ampio e non selettivo, i fagi lavorano con precisione: attaccano il batterio e si moltiplicano solo in presenza del loro ospite. Quando il batterio scompare, anche i fagi si riducono naturalmente.

Inoltre, l’interazione tra batteri e fagi è evolutiva. I batteri possono sviluppare resistenza ai fagi, ma questo processo comporta spesso un costo biologico: per sfuggire all’infezione essi devono modificare strutture o funzioni fondamentali, diventando talvolta meno efficienti, meno virulenti o più sensibili ad altri trattamenti, tra cui gli antibiotici stessi. Per questo motivo, la ricerca si sta orientando sempre più verso strategie integrate, in cui batteriofagi e antibiotici vengono utilizzati insieme per ottenere effetti sinergici e più efficaci e per ridurre il rischio di resistenze stabili.

Applicazioni in ambito veterinario e agro-alimentare

Nel settore veterinario e agroalimentare, i batteriofagi rappresentano una prospettiva particolarmente promettente.

Negli allevamenti, il controllo delle infezioni batteriche è essenziale per garantire il benessere animale, la sostenibilità delle produzioni e la sicurezza degli alimenti. L’impiego dei fagi potrebbe contribuire a ridurre l’uso di antibiotici, limitare la diffusione di batteri resistenti e migliorare la qualità microbiologica dei prodotti alimentari.

A livello europeo, l’interesse verso le applicazioni con batteriofagi è in crescita. Le principali autorità scientifiche come la European Food Safety Authority (EFSA) e la European Medicines Agency (EMA) stanno valutando sempre più attentamente il loro potenziale applicativo, con un quadro normativo in rapida evoluzione per consentire applicazioni su larga scala.

Il ruolo dell’IZS-Teramo nella ricerca sui batteriofagi

In questo scenario, il Reparto di Igiene e Tecnologie degli Alimenti dell’Istituto Zooprofilattico Sperimentale dell’Abruzzo e del Molise “G. Caporale” (IZS-Teramo) è attivamente impegnato nello studio e nello sviluppo di approcci basati sui batteriofagi e sulle loro proteine litiche.

Il lavoro dei ricercatori parte spesso dall’ambiente, dove i fagi vengono isolati da matrici naturali come acque reflue o campioni provenienti dal settore zootecnico. Da qui inizia un percorso rigoroso di selezione e caratterizzazione.

Ogni batteriofago viene analizzato nel dettaglio: capacità infettiva, efficacia, stabilità e contenuto genetico. Solo una parte dei fagi isolati possiede le caratteristiche necessarie per essere considerata per applicazioni future. Questo processo è essenziale per garantire sicurezza, qualità ed efficacia.

L’IZS-Teramo dispone oggi di una collezione di batteriofagi attivi contro diversi patogeni rilevanti, tra cui Salmonella spp., Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Campylobacter jejuni, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii e Pseudomonas aeruginosa.

Una parte importante delle attività di ricerca riguarda lo sviluppo e la valutazione dell’attività di fagi contro patogeni di particolare interesse veterinario, come ceppi enterotossigeni di E. coli (ETEC), responsabili della diarrea post-svezzamento nei suinetti, e Streptococcus suis, agente di importanti infezioni sistemiche nel suino.

Accanto alla caratterizzazione in vitro, una fase centrale delle attività di ricerca condotte presso l’IZS-Teramo è rappresentata dalla valutazione dell’efficacia dei batteriofagi in modelli sperimentali in vivo. Presso le strutture dell’Istituto, i ricercatori progettano e conducono studi sperimentali in cui i fagi vengono somministrati in condizioni che riproducono l’infezione, permettendo di valutarne in modo controllato la capacità di ridurre la carica batterica, l’impatto clinico e il profilo di sicurezza. Questi studi consentono di passare da un’osservazione in vitro a una verifica in sistemi biologici complessi, rappresentando un passaggio essenziale per validare il potenziale applicativo dei batteriofagi e orientarne lo sviluppo verso possibili impieghi in ambito veterinario.

Parallelamente, la ricerca si estende anche alle endolisine, enzimi derivati dai batteriofagi in grado di degradare la parete batterica. Questo approccio si sta rivelando particolarmente promettente, ad esempio nello studio di S. suis, dove le endolisine rappresentano un’alternativa nei casi in cui l’isolamento di fagi strettamente litici risulti complesso.

Attraverso queste attività, che spaziano dall’isolamento fino alla valutazione applicativa, l’IZS-Teramo contribuisce in modo concreto allo sviluppo di soluzioni innovative e sostenibili per il controllo delle infezioni e per la riduzione dell’antibiotico-resistenza.

Uno sguardo al futuro

I batteriofagi non sono una novità della scienza moderna: fanno parte da sempre degli ecosistemi naturali e svolgono un ruolo fondamentale nel mantenere l’equilibrio delle popolazioni batteriche. La vera novità è che oggi, grazie ai progressi della microbiologia e della genomica, abbiamo gli strumenti per comprenderli a fondo e iniziare a utilizzarli in modo consapevole.

Sebbene siano ancora necessari ulteriori studi prima di un’applicazione su larga scala, i risultati ottenuti finora indicano che i batteriofagi potrebbero diventare una componente importante delle strategie future per il controllo delle infezioni, sia in ambito umano che veterinario.

In un’ottica “One Health”, che integra salute umana, animale e ambientale, questi organismi rappresentano una risorsa concreta e promettente per affrontare il grave fenomeno dell’antibiotico-resistenza, una delle sfide più complesse del nostro tempo.