Un team di ricercatori americani ha progettato batteri probiotici capaci di insegnare al sistema immunitario a distruggere le cellule tumorali. Una scoperta che apre la strada a una nuova classe di vaccini anti-cancro che sfruttano le proprietà naturali dei batteri per colpire i tumori in modo selettivo e mirato. Questi vaccini microbici, oltretutto, possono essere personalizzati in modo da attaccare il tumore principale e le metastasi, ma persino prevenire future recidive.
Ma a che punto è la ricerca? Negli studi che utilizzano modelli murini di tumore al colon-retto avanzato e di melanoma, il vaccino batterico ha potenziato il sistema immunitario degli animali da laboratorio, in modo da sopprimere la crescita di tumori primari e metastatici. Il tutto lasciando intatte le parti sane dell’organismo. I risultati sono descritti su ‘Nature’ dai ricercatori della Columbia University, che hanno presentato domanda di brevetto sull’applicazione.
Il vaccino batterico si è dimostrato molto più efficace di quelli terapeutici basati su peptidi e utilizzati in precedenti studi clinici contro il cancro. “L’importante vantaggio del nostro sistema – spiega Andrew Redenti, uno studente di dottorato presso il Vagelos College of Physicians and Surgeons della Columbia University che ha contribuito a coordinare lo studio – è la sua capacità unica di ristrutturare e attivare in modo coordinato tutti i rami del sistema immunitario per indurre una risposta antitumorale efficace. Crediamo che sia questo il motivo per cui il sistema funziona così bene nei modelli avanzati di tumori solidi particolarmente difficili da trattare con altre immunoterapie”.
L’effetto anti-tumore
Il vaccino batterico si è infatti rivelato “in grado di controllare o eliminare la crescita di tumori primari o metastatici avanzati e di estendere la sopravvivenza nei topi modello di malattia”, aggiunge Jongwon Im, studente di dottorato presso la Columbia University che ha contribuito agli aspetti di ingegneria batterica.
Un vaccino personalizzato
Il vaccino batterico è personalizzato per ogni tumore. “Ogni cancro è unico: le cellule tumorali ospitano mutazioni genetiche distinte che le distinguono dalle normali cellule sane. Programmando i batteri che indirizzano il sistema immunitario a colpire queste mutazioni specifiche, possiamo progettare terapie più efficaci che stimolano il sistema immunitario del paziente a rilevare e uccidere le cellule tumorali”, interviene Nicholas Arpaia, professore associato di microbiologia e immunologia presso il Vagelos College of Physicians and Surgeons della Columbia University, che ha diretto la ricerca insieme a Tal Danino, professore associato di ingegneria biomedica presso la Columbia’s School of Engineering.
I prossimi passi
Gli scienziati stanno occupandosi della sicurezza dei batteri attraverso un’ulteriore programmazione genetica, ma “ci stiamo avvicinando al punto di testare questa terapia sui pazienti”, aggiunge Nicholas Arpaia.
Batteri anti-cancro, un po’ di storia
Forse non tutti sanno che i batteri sono stati utilizzati nel trattamento del cancro sin dalla fine del XIX secolo, quando il dottor William Coley, chirurgo presso il New York Hospital, osservò la regressione del tumore in un sottogruppo di pazienti con tumori inoperabili cui erano stati iniettati, appunto, dei batteri.
Questi microrganismi sono ancora oggi impiegati come terapia nei pazienti con cancro alla vescica in fase iniziale. Ora i ricercatori sanno che alcuni batteri possono migrare naturalmente verso i tumori e colonizzarli, prosperando in un ambiente spesso privo di ossigeno e provocare una risposta immunitaria a livello locale. Però, usati in questo modo, i batteri di solito non controllano con precisione la risposta immunitaria per attaccare il cancro in modo mirato.
La novità
Il nuovo sistema parte da un ceppo probiotico di batteri E. coli. I ricercatori lo hanno modificato geneticamente, ingegnerizzandolo per controllare con precisione il modo in cui i microrganismi interagiscono con il sistema immunitario e lo istruiscono a uccidere il tumore.
I batteri ingegnerizzati codificano bersagli proteici, chiamati neoantigeni, specifici per il tipo di tumore nel mirino. Questi neoantigeni addestrano il sistema immunitario ad attaccare le cellule tumorali che esprimono le proteine bersaglio, ignorando appunto le cellule sane.
Gli studi sull’uomo
E adesso? Nelle persone il primo passo per creare questi vaccini batterici sarebbe la mappatura del tumore di ogni singolo paziente, identificando i neoantigeni. Successivamente, i batteri verrebbero ingegnerizzati in modo da produrre grandi quantità di neoantigeni oltre ad altri fattori immunomodulatori. Una volta infusi nel paziente, i batteri (si spera) si dirigerebbero verso il tumore distribuendo in modo costante il loro carico di “medicinali” ingegnerizzati.
Così, dopo essere stato attivato dal vaccino batterico, il sistema immunitario del paziente verrebbe spinto a eliminare le cellule tumorali diffuse nel suo corpo. Poiché ogni tumore ha il suo set di neoantigeni, l’immunoterapia sarà personalizzata. “La durata del trattamento dipenderà innanzitutto da quanto tempo ci vorrà per sequenziare il tumore. Poi dovremo solo creare i ceppi batterici” ad hoc, “il che può essere piuttosto rapido”, conclude Danino. A quel punto il vaccino batterico è servito.
