I batteri che uccidono il cancro sfuggono al sistema immunitario

Le terapie batteriche, in cui i batteri viventi vengono utilizzati per fornire farmaci o altri carichi utili per uccidere le cellule cancerose, potrebbero fornire un trattamento alternativo per un’ampia gamma di tumori. Quando i batteri si infiltrano nel corpo umano, il sistema immunitario innesca un meccanismo di lotta contro la sostanza estranea, le cui conseguenze dipendono dalla potenza del batterio. Tuttavia, alcuni batteri probiotici, come Escherichia coli Nissle 1917 (EcN), resistono facilmente alle linee di difesa del sistema immunitario. Ciò potrebbe essere problematico se tali batteri venissero presi in considerazione per applicazioni terapeutiche.

I batteri viventi possono essere progettati per agire contro il sistema immunitario, con due possibili risultati: una compromissione del sistema immunitario dopo la consegna dei batteri; e i batteri viventi che causano tossicità alle cellule ospiti. Negli ultimi dieci anni, i ricercatori hanno esplorato la riduzione della tossicità dei batteri vivi eliminando geneticamente le parti del batterio che possono causare tossicità; ma ciò può portare a mutazioni indesiderate nel batterio stesso e può diminuire sostanzialmente l’efficacia terapeutica.

Un team di ingegneri di Columbia University ha ora determinato un approccio efficace per migliorare la diffusione di batteri viventi ingegnerizzati nelle cellule, mantenendo l'integrità del batterio e riducendo al minimo la tossicità. Riportando i loro risultati in Nature Biotechnology, i ricercatori descrivono un modo per rivestire i batteri ingegnerizzati con un polisaccaride capsulare inducibile (iCAP) che risponde in modo intelligente quando viene introdotto nel corpo.

Il polisaccaride capsulare (CAP) è uno strato di molecole d'acqua che riveste la superficie dei batteri naturali e funge da scudo contro le infezioni estranee. Convertendo la CAP in iCAP, i ricercatori potrebbero applicare uno stimolo esterno programmabile che consente ai batteri ingegnerizzati di eludere l’attacco immunitario, sopravvivere per un periodo considerevole nell’ambiente ospite e fornire una dose terapeutica tollerabile.

Guidare i batteri

Le cellule tumorali possiedono una capacità naturale di eludere il sistema immunitario, che è uno dei tratti distintivi più importanti del cancro. Poiché i batteri ingegnerizzati devono anche eludere l’attacco immunitario, indirizzare i batteri verso i tumori diventa un compito titanico, che richiede una progettazione altamente sofisticata per consentire un’adeguata localizzazione dei batteri nei tumori.

I ricercatori hanno sfruttato i circuiti genetici sintetici per controllare dinamicamente il modo in cui i batteri interagiscono con l’ambiente circostante utilizzando iCAP. Oltre a proteggere dalle pressioni ambientali e a formare una barriera per la parete batterica, è stato riportato che la CAP svolge anche un ruolo importante nel rilevamento delle risposte immunitarie. Per controllare l'espressione della CAP, gli autori hanno introdotto un induttore di piccole molecole chiamato IPTG. L'induzione della CAP con IPTG ha modulato le interazioni dei batteri con gli antimicrobici circolanti, i batteriofagi, gli acidi e il sistema immunitario ospite.

Il sistema iCAP per applicazioni contro il cancro

Mentre le terapie batteriche contro il cancro continuano ad avanzare, lo sviluppo di un sistema robusto per uccidere tutti i tumori potrebbe sembrare insormontabile. Come punto di partenza, tuttavia, i ricercatori hanno dimostrato che il sistema iCAP può controllare l’erogazione terapeutica nei modelli murini.

Per studiare l’efficacia di iCAP, i ricercatori hanno prima esaminato la vitalità batterica nel sangue intero umano. Hanno scoperto che i batteri ingegnerizzati sono sopravvissuti molto più a lungo rispetto ai batteri con CAP naturale. Inoltre, dopo aver somministrato ai topi i batteri iCAP, hanno osservato risposte infiammatorie inferiori rispetto ai batteri non ingegnerizzati.

Nei topi portatori di tumore, iCAP ha inoltre consentito la traslocazione di batteri terapeutici in più tumori distali in tutto il corpo, con un traffico maggiore rispetto ai batteri naturali. Inoltre, la fornitura di un costrutto EcN iCAP progettato per produrre una tossina antitumorale ha portato a una riduzione della crescita del tumore nei topi, dimostrandone l’efficacia terapeutica.

Tal Danino, autore senior di questo studio, prevede ora di esplorare ulteriormente l'uso di iCAP e di altre terapie a base batterica per accelerare la traduzione clinica in futuro.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/cancer-killing-bacteria-evade-the-immune-system/