(Cancro-Immagine Rappresentazione artistica di una cellula batterica. Credito: Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie / James Archer).
Sin dalla sua invenzione, la chemioterapia ha dimostrato di essere uno strumento prezioso nel trattamento di molti tipi di cancro, ma ha un grande svantaggio. Oltre a uccidere le cellule tumorali, può anche uccidere le cellule sane come quelle dei follicoli piliferi, causando la calvizie e quelle che rivestono lo stomaco, provocando nausea.
Gli scienziati del Caltech potrebbero avere una soluzione migliore della chemioterapia: batteri geneticamente modificati e controllati dal suono che cercano e distruggono le cellule tumorali. In un nuovo articolo apparso sulla rivista Nature Communications, i ricercatori del laboratorio di Mikhail Shapiro, Professore di ingegneria chimica e ricercatore dell’Howard Hughes Medical Institute, mostrano come hanno sviluppato un ceppo specializzato del batterio Escherichia coli (E. coli) che cerca e si infiltra nei tumori cancerosi quando viene iniettato nel corpo di un paziente. Una volta che i batteri sono arrivati a destinazione, possono essere attivati per produrre farmaci antitumorali con impulsi di ultrasuoni.
“L’obiettivo di questa tecnologia è sfruttare la capacità dei probiotici ingegnerizzati di infiltrarsi nei tumori, utilizzando gli ultrasuoni per attivarli per rilasciare potenti farmaci all’interno del tumore”, afferma Shapiro.
Il punto di partenza per il loro lavoro era un ceppo di E. coli chiamato Nissle 1917, che è approvato per usi medici nell’uomo. Dopo essere stati iniettati nel flusso sanguigno, questi batteri si diffondono in tutto il corpo. Il sistema immunitario del paziente quindi li distrugge, ad eccezione di quei batteri che hanno colonizzato tumori cancerosi, che offrono un ambiente immunosoppresso.
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Per trasformare i batteri in uno strumento utile per il trattamento del cancro, il team li ha progettati per contenere due nuovi insiemi di geni. Un insieme di geni serve a produrre nanocorpi, che sono proteine terapeutiche che disattivano i segnali utilizzati da un tumore per prevenire una risposta antitumorale da parte del sistema immunitario. La presenza di questi nanocorpi permette al sistema immunitario di attaccare il tumore. L’altro insieme di geni agisce come un interruttore termico per attivare i geni dei nanocorpi quando i batteri raggiungono una temperatura specifica.
Inserendo i geni dipendenti dalla temperatura e dei nanocorpi, il team è stato in grado di creare ceppi di batteri che producevano i nanocorpi che sopprimono il tumore solo quando riscaldati a una temperatura di innesco di 42-43 gradi Celsius. Poiché la normale temperatura corporea umana è di 37 gradi Celsius, questi ceppi non iniziano a produrre i loro nanocorpi antitumorali quando vengono iniettati in una persona. Invece, crescono tranquillamente all’interno dei tumori fino a quando una fonte esterna non li riscalda alla loro temperatura di trigger.
Ma come riscaldare i batteri che si trovano in una posizione specifica, potenzialmente in profondità all’interno del corpo dove sta crescendo un tumore? Per questo, il team ha utilizzato gli ultrasuoni focalizzati (FUS). Il FUS è simile all’ecografia utilizzata per l’imaging degli organi interni o di un feto che cresce nell’utero, ma ha un’intensità maggiore ed è focalizzato in un punto stretto. La messa a fuoco dell’ecografia in un punto provoca il riscaldamento del tessuto in quella posizione, ma non del tessuto circostante; controllando l’intensità degli ultrasuoni, i ricercatori sono stati in grado di aumentare la temperatura di quel tessuto a un livello specifico.
“L’ecografia focalizzata ci ha permesso di attivare la terapia specificamente all’interno di un tumore”, afferma Mohamad Abedi, un ex dottorato di ricerca. studente nel gruppo di Shapiro che ha co-diretto il progetto e ora è un borsista post-dottorato presso l’Università di Washington. “Questo è importante perché questi potenti farmaci, che sono così utili nel trattamento del tumore, possono causare effetti collaterali significativi in altri organi in cui possono essere presenti anche i nostri agenti batterici“.
Per verificare se il loro ceppo di batteri ingegnerizzato funzionava come previsto, il team di ricerca ha iniettato cellule batteriche in topi di laboratorio affetti da tumori. Dopo aver concesso ai batteri il tempo di infiltrarsi nei tumori, il team ha utilizzato gli ultrasuoni per riscaldarli.
Attraverso una serie di prove, i ricercatori hanno scoperto che i topi trattati con questo ceppo di batteri e gli ultrasuoni hanno mostrato una crescita del tumore molto più lenta rispetto ai topi trattati solo con gli ultrasuoni, ai topi trattati solo con i batteri e ai topi che non sono stati trattati affatto.
Tuttavia, il team ha anche scoperto che alcuni dei tumori nei topi trattati non si sono affatto ridotti.
“Questo è un risultato molto promettente perché mostra che possiamo indirizzare la terapia giusta nel posto giusto al momento giusto”, afferma Shapiro. “Ma come con qualsiasi nuova tecnologia, ci sono alcune cose da ottimizzare, inclusa l’aggiunta della capacità di visualizzare gli agenti batterici con gli ultrasuoni prima di attivarli e indirizzare loro gli stimoli di riscaldamento in modo più preciso”.
Fonte:Nature
