Batteri ingegnerizzati -Studio- Immagine: Nicholas Arpaia, PhD, assistente Professore di microbiologia e immunologia all’istituto universitario di medici e chirurghi di Vagelos della Columbia-
CREDITO
Columbia University Vagelos College of Physicians and Surgeons
Combinando le scoperte dell’immunologia del cancro con la sofisticata ingegneria genetica, i ricercatori della Columbia University hanno creato una sorta di “squadra suicida batterica” che prende di mira i tumori, attirando le cellule immunitarie dell’ospite sul cancro per distruggerlo. Il nuovo lavoro, pubblicato oggi su Science Advances, segna un importante passo avanti negli sforzi per arruolare batteri non patogeni per combattere il cancro.
Gli scienziati sanno da anni che alcune specie di batteri possono prosperare all’interno dei tumori. “È stato ipotizzato che ciò sia dovuto al basso pH, all’ambiente necrotico e immuno-escluso… che è unico per il nucleo di un tumore e supporta la crescita batterica impedendo allo stesso tempo l’eliminazione dei batteri da parte delle cellule immunitarie“, afferma Nicholas Arpaia, PhD, assistente Professore di microbiologia e immunologia presso il Vagelos College of Physicians and Surgeons della Columbia e autore senior del nuovo documento. In una collaborazione in corso con Tal Danino, PhD, Professore associato di ingegneria biomedica presso la Columbia Engineering, il Dr. Arpaia ha costruito una strategia antitumorale attorno a quel fenomeno.
Al centro dell’approccio c’è un ceppo probiotico del batterio E. coli, ingegnerizzato con un circuito di lisi sincronizzato. Una volta che le cellule batteriche raggiungono il quorum all’interno di un tumore, il circuito si attiva, causando la lisi o la rottura della maggior parte dei batteri, rilasciando il loro contenuto. In precedenza, i ricercatori hanno aggiunto geni ai microbi che codificano proteine che bloccano la crescita delle cellule tumorali o che segnalano il tumore per la digestione da parte delle cellule immunitarie.
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“Il mio studente laureato, Thomas Savage, ha avuto l’idea di utilizzare potenzialmente questa piattaforma per fornire chemochine“, afferma il Dott. Arpaia, che è anche membro dell’Herbert Irving Comprehensive Cancer Center (HICCC) presso la NewYork-Presbyterian/Columbia University Centro medico Irving.
Attrarre cellule T killer
Gli immunologi hanno scoperto che diverse chemochine, proteine di segnalazione del sistema immunitario, attraggono diversi tipi di cellule immunitarie e le stimolano a rispondere in modi specifici. Nel nuovo lavoro, il team ha incluso una versione mutata di un gene chemochinico umano che attira le cellule T “killer“. “Sebbene le risposte delle cellule T specifiche per gli antigeni derivati dal tumore siano innescate, a volte ciò che accadrà è che nonostante ci siano cellule T antitumorali innescate, non riescono a essere reclutate nell’ambiente tumorale“, afferma il Dott. Arpaia.
Per aumentare ulteriormente l’efficacia terapeutica, i ricercatori hanno aggiunto un secondo ceppo batterico che esprime un’altra chemochina, questa volta per attirare le cellule dendritiche. “Accoppiando le cellule dendritiche con le chemochine che guidano l’infiltrazione e l’attivazione delle cellule dendritiche, un tipo di cellula immunitaria innata critica, viene aumentata la rilevazione degli antigeni tumorali“, afferma il Dott. Arpaia. Le cellule dendritiche attivate mangiano le cellule tumorali, quindi presentano i loro antigeni alle cellule T, che possono quindi riconoscere meglio le cellule tumorali e rispondere ad esse in modo più affidabile.
Il nuovo lavoro ha coinvolto collaboratori del Dipartimento di Patologia e Biologia Cellulare, dell’HICCC e del Data Science Institute della Columbia e si è anche basato su una lunga serie di precedenti scoperte di altri. “Attraverso decenni di ricerca che ci hanno permesso di capire come si sviluppa una risposta immunitaria, stiamo sviluppando terapie mirate specificamente a ciascuno di questi passaggi discreti“, afferma il dott. Arpaia.
Nei modelli murini di cancro, i batteri ingegnerizzati inducono robuste risposte immunitarie contro i tumori che sono stati iniettati direttamente con i batteri, così come nei tumori più distanti che non sono stati iniettati. Anche la somministrazione dei batteri per via endovenosa funziona. “Quello che vediamo è che i batteri colonizzeranno solo l’ambiente tumorale e raggiungeranno solo un livello sufficiente di quorum per indurre la lisi all’interno del tumore, quindi non possiamo rilevare batteri in altri organi sani”, afferma il Dott. Arpaia.
Gli scienziati continuano ad armeggiare con il sistema per ottimizzarlo, gettando anche le basi per portarlo negli studi clinici. Il Dottor Arpaia e alcuni dei suoi collaboratori hanno richiesto un brevetto sull’approccio e fanno parte di una società, GenCirq, Inc., per sviluppare ulteriormente la terapia.
Fonte:Science Advances
