Ottimizzazione del modello "Granuloma-Like Structure" per lo studio dell'infezione da Mycobacterium abscessus

Mycobacterium abscessus is a fast-growing, opportunistic, non-tuberculous mycobacterium, intrinsically resistant to most available antibiotics. In this context, the growing number of infectious outbreaks and nosocomial transmissions worldwide reflect an antibiotic resistance crisis that represents an emerging public health challenge. Currently, both in vitro and in vivo experimental models are available for studying M. abscessus infections. Among these, the Granuloma-Like Structure (GLS) model represents a recently developed protocol that allows the formation of three-dimensional granuloma-like structures, thus a better reproduction of host-pathogen interactions compared to traditional in vitro models, while reducing the costs and ethical issues of in vivo models. This thesis compared the standard GLS protocol used in the laboratory with an alternative that allows for greater flexibility in managing the experimental timeframe by separating the cell extraction phase from the infection phase with the bacterium. The experiments demonstrated that although bacterial growth and the effect of the pharmacological treatments did not vary significantly compared to the original protocol, the functional state of the cells and their ability to form granulomas were altered following the modifications. This validates the potential of the new protocol, but suggests the need for further measures to restore the full cellular activity characteristic of the protocol.

Mycobacterium abscessus è un micobatterio non tubercolare a crescita rapida, opportunista patogeno ed intrinsecamente resistente alla maggior parte degli antibiotici disponibili. In questo contesto, il crescente numero di focolai infettivi ed episodi di trasmissione nosocomiale registrati nel mondo riflettono una crisi di antibiotico-resistenza che rappresenta una sfida emergente per la sanità pubblica. Attualmente, per lo studio di infezioni da M. abscessus sono presenti modelli sperimentali sia in vitro che in vivo. Tra questi, il modello “Granuloma-Like Structure” (GLS) rappresenta un protocollo recentemente sviluppato che permette la formazione di strutture tridimensionali simil-granulomatose, e dunque una migliore riproduzione delle interazioni ospite-patogeno rispetto ai modelli in vitro classici, riducendo al contempo i costi e le problematiche etiche dei modelli in vivo. Nel presente elaborato di tesi è stato confrontato il protocollo GLS standard utilizzato in laboratorio, con un’alternativa che permetta una maggiore flessibilità nella gestione temporale dell’esperimento, scorporando la fase di estrazione delle cellule utilizzate da quella di infezione con il batterio. Gli esperimenti hanno dimostrato che sebbene la crescita batterica e l’effetto dei trattamenti farmacologici effettuati non variassero significativamente rispetto al protocollo originale, lo stato funzionale delle cellule e la loro capacità di formare granulomi venivano alterati in seguito alle modifiche effettuate, validando la potenzialità del nuovo protocollo, ma suggerendo la necessità di ulteriori accorgimenti per recuperare la piena attività cellulare caratteristica dello stesso.