Nel giornale Microbiome è stato pubblicato uno studio che descrive il metodo ARG-PASS, uno strumento capace di individuare geni di resistenza agli antibiotici (ARG) finora sconosciuti nel microbioma umano, basandosi su caratteristiche conservative di sequenza e struttura proteica.
La problematica della resistenza antimicrobica (AMR) continua a rappresentare una delle principali minacce per la salute pubblica. Il microbioma umano funge da vasto serbatoio per tali geni; tuttavia, molti di essi risultano difficili da rilevare con i metodi tradizionali a causa della loro bassa omologia con gli ARG già noti.
Gli autori si sono quindi concentrati su regioni proteiche funzionalmente importanti, dove le caratteristiche strutturali chiave rimangono conservate.
Lo strumento ARG-PASS impiega un metodo a vettori di supporto a una classe (One-Class SVM) e viene addestrato su distribuzioni accoppiate della struttura primaria e terziaria nelle regioni conservative delle proteine codificate dagli ARG.
È stato applicato a sei ceppi di riferimento del progetto Human Microbiome Project, selezionando nove candidati per una verifica sperimentale. Tutti e nove i geni, espressi in E. coli, hanno confermato la loro attività funzionale e sono stati classificati nelle categorie APH, dfr, beta-lattamasi di classe B e C, nonché proteine leganti la penicillina.
In aggiunta, il metodo è stato applicato direttamente al database di strutture AlphaFold. In questo modo è stato identificato il gene phnP, appartenente al tipo delle metallo-beta-lattamasi.
Questo gene mostra una bassa omologia con le beta-lattamasi conosciute, ma manifesta un'attività di resistenza all'ampicillina dipendente dall'ambiente. Tra tutti i geni esaminati, l'80% conferisce resistenza ai livelli delle soglie CLSI, mentre i restanti sono stati classificati come "pre-resistenti", possedendo attività ma con una concentrazione minima inibitoria non ancora clinicamente significativa.
I ricercatori sottolineano che i geni pre-resistenti hanno una maggiore probabilità di evolvere in futuro in determinanti di resistenza pienamente clinicamente significativi. L'ARG-PASS permette di identificare ARG unici che sfuggono ai metodi basati esclusivamente sull'omologia di sequenza.
Secondo gli autori, questo approccio incrementa la precisione nel monitoraggio della resistenza e può contribuire a un uso più informato degli antibiotici. Il metodo integra le informazioni su sequenza e struttura, aprendo l'accesso a elementi del microbioma finora nascosti.
