Contro il cancro, arrivano i batteri "sottomarino"

Non tutti i batteri vengono per nuocere: alcuni possono persino essere usati nella terapia contro il cancro. Potremmo però avere bisogno di monitorare la loro attività nell'organismo: dove sono? cosa fanno? Ecco cosa dobbiamo essere in grado di “chiedergli”. In uno studio pubblicato su Nature, gli scienziati del California Institute of Technology hanno realizzato batteri dotati di minuscoli "sonar". Questi microrganismi geneticamente modificati si comportano come "sottomarini", che non viaggiano sott’acqua ma nel corpo umano, per veicolare i farmaci e annientare i tumori.

È vero che i batteri possono causare il cancro?  In alcuni casi è proprio così.  I batteri possono produrre tossine o enzimi che influenzano i processi cellulari, promuovendo la proliferazione incontrollata, l'invasione e l'angiogenesi. Generano anche una risposta infiammatoria, che può favorire la progressione del tumore. Helicobacter pylori, Salmonella tiphymurium, Campilobacter jejuni sono solo alcuni esempi di batteri associati a un aumentato rischio di cancro negli esseri umani.

È vero che i batteri possono essere usati come agenti terapeutici contro il cancro? Di nuovo, la risposta è sì. Il tumore e il suo microambiente potrebbero non sembrare particolarmente ospitali per i nostri standard: immunodepressi, spesso anossici o addirittura necrotici. Eppure, per alcune specie batteriche, costituiscono una nicchia perfetta, al riparo dalle sentinelle immunitarie. Alcuni ceppi di Clostridia, Bifidobacteria e Salmonella sono in grado di invadere e colonizzare i tumori solidi, distruggendo le cellule tumorali o comunque riducendone la crescita. I batteri sottraggono nutrienti alle cellule del tumore, rafforzano la risposta immunitaria dell’ospite e generano “biofilm” che distruggono le metastasi. Possono anche essere utilizzati come vettori per veicolare farmaci direttamente al sito del tumore.

Trasformare i batteri in “sottomarini”

Ciononostante, liberare milioni di microrganismi potenzialmente patogeni nel corpo di un paziente non è ancora una procedura di routine nella pratica clinica, a causa dei potenziali effetti collaterali. Gli scienziati pensano che l'ingegneria genetica potrebbe rendere la terapia a base di batteri più sicura. Potremmo anche aver bisogno di informazioni in tempo reale sulla posizione dei batteri somministrati all'interno dell'organismo ospite, per assicurarci che ognuno stia facendo il suo dovere.

I metodi attuali sono basati su tecniche "ottiche": i batteri vengono ingegnerizzati con un gene per una proteina fluorescente, che può essere visualizzata in campioni di tessuto, ma solo dopo essere stati rimossi dal corpo, poiché la luce non riesce a penetrare in profondità. Per ottenere informazioni in tempo reale, è bene sondare altre possibilità.

I ricercatori hanno modificato un comune ceppo di Escherichia coli con un "gene reporter acustico". Non c’è più bisogno della luce: i batteri che esprimono quel gene possono essere visualizzati usando gli ultrasuoni, una tecnica non invasiva, poco costosa e con la capacità di penetrare a fondo nei tessuti. Con questo metodo possiamo monitorare la posizione esatta dei batteri all'interno di un organismo vivente. L'approccio è lo stesso dei sonar dei sottomarini: riflettono le onde sonore in modo che, in qualsiasi momento, possiamo essere informati della loro posizione. I "sonar batterici" sono microscopiche vescicole, nano-strutture proteiche riempite di gas. Non le abbiamo inventate noi: appartengono a microrganismi marini fotosintetici, che le usano come fossero “ciambelle gonfiabili” per regolare la galleggiabilità.

 I geni con le istruzioni per le vescicole sono stati introdotti in E. coli e S. typhimurium; gli scienziati sono stati quindi in grado di visualizzare questi batteri all'interno di animali da laboratorio utilizzando gli ultrasuoni e li hanno “seguiti” assicurandosi che raggiungessero il sito del tumore. In futuro, questi batteri ingegnerizzati potrebbero essere utilizzati come veicoli "intelligenti" per somministrare farmaci direttamente nel tumore.

Erika Salvatori

Fonte:

Bourdeau RW, et al. (2018). Acoustic reporter gene for noninvasive imaging of microrganisms in mammalian hosts. Nature.  3; 553(7686):86-90.

Shiyu Song. (2018). The role of bacteria in cancer therapy – enemies in the past, but allies at present. Infect Agent Cancer 13: 9.

Caltech.eu – California Institute of Technology.