(Virus vegetale-Immagine Credit Public Domain).
Un virus vegetale che infetta i legumi, chiamato virus del mosaico del fagiolo dall’occhio, ha un potere speciale: quando viene iniettato in un tumore, attiva il sistema immunitario per curarlo. Agisce anche sul cancro metastatico e ne impedisce la recidiva.
Negli ultimi sette anni, i ricercatori dell’Università della California di San Diego e del Dartmouth College hanno studiato e testato il virus del mosaico del fagiolo dall’occhio, sotto forma di nanoparticelle, come immunoterapia contro il cancro e hanno riportato risultati promettenti su topi di laboratorio e pazienti. Le sue prestazioni non sono state eguagliate da altre strategie di lotta contro il cancro che il team ha testato. Ma le ragioni esatte del suo successo sono rimaste un mistero.
In un nuovo studio pubblicato sulla rivista Molecular Pharmaceutics, i ricercatori scoprono dettagli che spiegano perché in particolare il virus del mosaico del fagiolo dall’occhio è eccezionalmente efficace contro il cancro.
Il lavoro è stato guidato da Nicole Steinmetz, Prof.ssa di nanoingegneria presso la UC San Diego Jacobs School of Engineering e Steven Fiering, Prof. di microbiologia e immunologia presso la Geisel School of Medicine di Dartmouth. Steinmetz e Fiering sono co-fondatori di una startup di biotecnologie, chiamata Mosaic ImmunoEngineering Inc., che ha concesso in licenza la nanotecnologia del virus del mosaico del fagiolo dall’occhio e sta lavorando per tradurla nella clinica come immunoterapia del cancro.
“Questo studio aiuta a convalidare la nanoparticella del virus del mosaico del fagiolo dall’occhio come nostro candidato principale per l’immunoterapia del cancro“, ha affermato Steinmetz, che funge anche da Direttore del Center for NanoImmunoEngineering presso la UC San Diego. “Ora abbiamo dati meccanicistici per spiegare perché è il candidato più potente”.
Immagine: astratto grafico. Credito: Farmaceutica Molecolare (2022). DOI: 10.1021/acs.molpharmaceut.2c00058
Finora, Steinmetz, Fiering e i loro team avevano un’idea generale di come lavorava il loro candidato principale. Le nanoparticelle del virus del mosaico del fagiolo dall’occhio, che sono infettive nelle piante, ma non nei mammiferi, vengono iniettate direttamente all’interno di un tumore per fungere da esca del sistema immunitario. Le cellule immunitarie del corpo riconoscono le nanoparticelle del virus come agenti estranei e si attivano per attaccare. Quando le cellule immunitarie vedono che le nanoparticelle del virus si trovano all’interno di un tumore, inseguono le cellule cancerose.
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“La bellezza di questo approccio”, ha osservato Steinmetz, “è che non solo si prende cura di quell’unico tumore, ma lancia anche una risposta immunitaria sistemica contro qualsiasi tumore metastatico e futuro”. I ricercatori l’hanno visto funzionare in modelli murini di melanoma, cancro ovarico, cancro al seno, cancro del colon e glioma. Hanno anche avuto successo usandolo per il trattamento di cani con melanoma, cancro al seno e sarcoma.
Ciò che è anche interessante è che il virus del mosaico del fagiolo dall’occhio ha funzionato al meglio nell’innescare una risposta immunitaria anticancro rispetto ad altri virus vegetali o particelle simili a virus che i ricercatori hanno studiato. “Abbiamo dimostrato che funziona e ora dobbiamo mostrare cosa lo rende così speciale da poter indurre questo tipo di risposta”, ha detto la prima autrice Veronique Beiss, ex ricercatrice post-dottorato nel laboratorio di Steinmetz. “Questa è la lacuna che stiamo cercando di colmare”.
Per ottenere risposte, i ricercatori hanno confrontato il virus del mosaico del fagiolo dall’occhio con altri due virus vegetali della stessa famiglia che hanno la stessa forma e dimensione. Un virus, il virus del mosaico grave del fagiolo dall’occhio, condivide una sequenza di RNA e una composizione proteica simili. L’altro, il virus dell’anello del tabacco, è simile solo nella struttura. “Abbiamo pensato che sarebbero stati ottimi confronti per vedere se questa potente efficacia antitumorale funziona in questa particolare famiglia di virus vegetali”, ha affermato Steinmetz. “E possiamo scavare più a fondo confrontando i parenti con e senza omologia di sequenza”.
I ricercatori hanno creato immunoterapie con nanoparticelle a base di virus vegetali e le hanno iniettate nei melanoma dei topi. Ciascun candidato all’immunoterapia è stato somministrato con tre dosi somministrate a sette giorni di distanza. I topi a cui sono state somministrate le nanoparticelle del virus del mosaico del fagiolo dall’occhio hanno avuto il più alto tasso di sopravvivenza e i tumori più piccoli, con la crescita del tumore sostanzialmente in stallo quattro giorni dopo la seconda dose.
I ricercatori hanno quindi estratto le cellule immunitarie dalla milza e dai linfonodi dei topi trattati e le hanno analizzate. Hanno scoperto che i virus vegetali hanno tutti un guscio proteico che attiva i recettori, chiamati recettori toll-like, che si trovano sulla superficie delle cellule immunitarie. Ma la particolarità del virus del mosaico del fagiolo dall’occhio è che attiva un ulteriore recettore simile attraverso il suo RNA. L’attivazione di questo recettore aggiuntivo attiva più tipi di proteine pro-infiammatorie chiamate citochine, che aiutano a rafforzare la risposta antitumorale del sistema immunitario. “In altre parole, l’attivazione di una risposta infiammatoria più forte fa lavorare di più il sistema immunitario per cercare e sbarazzarsi dei tumori”, ha spiegato Beiss.
L’analisi del team ha anche trovato un altro modo unico in cui il virus del mosaico del fagiolo dall’occhio aumenta la risposta immunitaria. Quattro giorni dopo la seconda dose, i ricercatori hanno misurato alti livelli di citochine. E questi livelli sono rimasti alti per un lungo periodo di tempo. “Questo risultato non lo vediamo con gli altri due virus vegetali. I livelli di citochine raggiungono un picco rapidamente, quindi scendono e scompaiono con gli altri due virus”, ha affermato Beiss. “Questa risposta immunitaria prolungata è un’altra differenza fondamentale che distingue il virus del mosaico del fagiolo dall’occhio”.
Sebbene ciò faccia luce sulla potenza e sull’efficacia superiori del virus del mosaico del fagiolo dall’occhio, Steinmetz riconosce che c’è ancora molto lavoro da fare. “Le risposte che abbiamo scoperto qui hanno aperto la strada a più domande”, ha detto. “Come viene elaborata nella cellula questa nanoparticella virale? Cosa succede al suo RNA e alle sue proteine? Perché l’RNA del virus del mosaico del fagiolo dall’occhio viene riconosciuto, ma non l’RNA di altri virus vegetali? Comprendere il viaggio dettagliato di questa particella attraverso la cellula e il confronto con altre particelle ci aiuterà a capire cosa rende il virus del mosaico del fagiolo dall’occhio unico ed efficace contro il cancro“.
Fonte: Molecular Pharmaceutics
