Bio-lotta ai tumori (II): oltre ai virus, si ingegnerizzano batteri come “cavalli di Troia”

Il campo emergente della biologia sintetica, la progettazione di nuovi componenti e sistemi biologici, sta rivoluzionando la medicina. Attraverso la programmazione genetica delle cellule viventi, i ricercatori stanno creando sistemi ingegnerizzati che percepiscono e rispondono intelligentemente a diversi ambienti, portando a soluzioni più specifiche ed efficaci rispetto alle attuali terapie a base molecolare. Allo stesso tempo, l’immunoterapia antitumorale – usando le difese immunitarie del corpo per combattere il cancro – ha trasformato il trattamento del cancro negli ultimi dieci anni, ma solo una manciata di tumori solidi hanno risposto e la terapia sistemica ha spesso effetti collaterali significativi. La progettazione di terapie che possono indurre una risposta immunitaria potente e antitumorale all’interno di un tumore solido senza innescare la tossicità sistemica ha posto una sfida significativa. Ricercatori della Columbia Engineering and Columbia University Irving Medical Center (CUIMC) hanno annunciato oggi che stanno affrontando questa sfida progettando un ceppo di batteri non patogeni che possono colonizzare tumori solidi nei topi e rilasciare potenti immunoterapie, agendo come un cavallo di Troia che tratta i tumori dall’interno. La terapia ha portato non solo a completare la regressione del tumore in un modello murino di linfoma, ma anche un controllo significativo di lesioni tumorali distanti e non iniettate. Le loro scoperte sono pubblicate su Nature Medicine.

Tal Danino, assistente professore di ingegneria biomedica, ha commentato: “Vedere i tumori non trattati rispondere insieme al trattamento delle lesioni primarie è stata una scoperta inaspettata. È la prima dimostrazione che segue una terapia batterica contro il cancro di ciò che viene definito un effetto “abscopale”. Ciò significa che saremo in grado di ingegnerizzare i batteri per innescare localmente i tumori e quindi stimolare il sistema immunitario a cercare tumori e metastasi troppo piccoli per essere rilevati con l’imaging o altri approcci”. Lo studio è stato condotto in collaborazione con Nicholas Arpaia, assistente professore di Microbiologia e Immunologia presso CUIMC, e co-autore senior della pubblicazione. Il team ha unito la propria esperienza in biologia sintetica e immunologia per progettare un ceppo di batteri in grado di crescere e moltiplicarsi nel nucleo necrotico dei tumori. I numeri raggiungono una soglia critica, quindi l’Escherichia coli non patogeno viene programmato per autodistruggersi, consentendo un rilascio efficace delle terapie e impedendo loro di provocare il caos in altre parti del corpo. Successivamente, una piccola frazione di batteri sopravvive alla lisi e risemina, consentendo cicli ripetuti di somministrazione di farmaci all’interno dei tumori trattati. La dimostrazione del concetto nella programmazione dei batteri in questo modo è stata originariamente sviluppata dal team alcuni anni fa. Nel presente studio, gli autori hanno scelto di rilasciare un nanocorpo che bersaglia una proteina recettore di superficie chiamata CD47.

CD47 funge da segnale “non mangiarmi”, e protegge le cellule tumorali dall’essere attaccate da cellule immunitarie innate come macrofagi e cellule dendritiche. Si trova in abbondanza sulla maggior parte dei tumori solidi umani e recentemente è diventato un bersaglio terapeutico popolare. Ma CD47 è presente altrove nel corpo, e il targeting sistemico di CD47 porta a tossicità significativa come evidenziato da recenti studi clinici. Per risolvere questo problema, i ricercatori hanno progettato i batteri per indirizzare il CD47 esclusivamente all’interno del tumore ed evitare effetti collaterali sistemici del trattamento. L’effetto combinato di infiammazione locale indotta da batteri all’interno del tumore e il blocco di CD47 porta ad un aumento dell’ingestione o fagocitosi delle cellule tumorali e successivamente all’aumentata attivazione e proliferazione delle cellule T all’interno dei tumori trattati. Il team ha scoperto che il trattamento con i loro batteri ingegnerizzati non solo eliminava i tumori trattati ma riduceva anche l’incidenza delle metastasi tumorali in più modelli. Il trattamento con batteri ingegnerizzati ha portato all’innesco di linfociti T specifici nel tumore, che poi sono migrati sistemicamente per trattare anche tumori distanti. Senza entrambi i batteri vivi che si lisano nel tumore e il carico utile del nanobody CD47, non sono stati osservati gli effetti terapeutici.

Il team sta ora eseguendo ulteriori test di proof-of-concept, nonché studi di sicurezza e tossicologia, dei loro batteri immunoterapeutici ingegnerizzati in una serie di impostazioni avanzate di tumori solidi nei modelli murini. Risultati positivi da questi test possono portare a una sperimentazione clinica nei pazienti. Stanno inoltre collaborando con Gary Schwartz, direttore dell’Emato-oncologia alla CUIMC e vicedirettore dell’Herbert Irving Comprehensive Cancer Center, sugli aspetti di traduzione clinica del loro lavoro, e hanno avviato una società per tradurre la loro promettente tecnologia ai pazienti.

  • A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.

Pubblicazioni scientifiche

Chowdhury S et al., Arpaia N, Danino T. Nat Med. 2019 Jul 3.

Yen B, Fortson K et al. Immunohorizons 2018 Apr; 2(4):119-28.

Green JA et al. J Exp Med. 2017 Dec 4; 214(12):3565-3575.

Informazioni su Dott. Gianfrancesco Cormaci 1716 Articoli
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry specialty in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Detentore di un brevetto sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento immunologicamente neutralizzata (owner of a patent concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Autore di un libro riguardante la salute e l'alimentazione, con approfondimenti su come questa condizioni tutti i sistemi corporei. - Autore di articoli su informazione medica, salute e benessere sui siti web salutesicilia.com e medicomunicare.it

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