Con l’aiuto delle cellule invece delle compresse si potrebbero individuare, prevenire e curare molte malattie: il futuro della terapia medica.

Con l’aiuto delle cellule invece delle compresse si potrebbero individuare, prevenire e curare molte malattie: il futuro della terapia medica.

Sfruttare i batteri competenti

Un nuovo studio pubblicato oggi su Science descrive come gli scienziati hanno modificato geneticamente i batteri per rilevare con successo le cellule tumorali. Questa svolta potrebbe contribuire a migliorare la diagnosi del cancro e potenzialmente consentire terapie biologiche mirate in futuro.

Il progetto è iniziato con un discorso del biologo sintetico Rob Cooper durante una riunione di laboratorio settimanale presso l'Università della California, a San Diego. Cooper ha lavorato allo studio dei geni e al trasferimento genico nei batteri.

I geni sono le unità di base dell’eredità genetica. Determinano, tra le altre cose, le caratteristiche che ereditiamo dai nostri genitori. Il trasferimento genico implica il trasferimento di geni da una cellula all’altra. Ciò può avvenire verticalmente, quando una cellula si divide e replica il suo DNA, o orizzontalmente, quando il DNA viene scambiato tra cellule non correlate.

Il trasferimento genico orizzontale è molto diffuso nel mondo microbico. Alcuni batteri possono assorbire i geni dal DNA libero nel loro ambiente immediato. Ciò accade quando le cellule muoiono e il loro DNA viene rilasciato. I batteri possono assorbire questo DNA libero nelle proprie cellule e usarlo per adattarsi evolutivamente.

Questo processo consente ai batteri di esplorare il loro ambiente e raccogliere geni che potrebbero dare loro un vantaggio. L'idea alla base della modifica genetica dei batteri per individuare il cancro si basa sul fatto che il cancro è definito da cambiamenti nel materiale genetico delle cellule.

I ricercatori hanno scelto il batterio Acinetobacter baylyi come biosensore sperimentale per rilevare le malattie. Il genoma dell'A. baylyi è stato modificato per contenere lunghe sequenze di DNA simili al gene del cancro umano che volevano catturare. Queste sequenze di DNA “complementari” fungevano da superfici adesive dove il DNA specifico del genoma tumorale poteva essere integrato nel genoma batterico.

Un obiettivo importante era mantenere il DNA del genoma tumorale nel batterio per attivare altri geni. In questo caso, si trattava di un gene di resistenza agli antibiotici utilizzato come segnale per rilevare il cancro. Se i batteri erano in grado di crescere su piastre di coltura antibiotica, il loro gene di resistenza agli antibiotici era attivo e ciò indicava il rilevamento del cancro.

Il team ha condotto una serie di esperimenti introducendo il nuovo biosensore batterico e le cellule tumorali in sistemi sempre più complessi. Innanzitutto, i batteri sono stati trattati con DNA genomico tumorale purificato e il biosensore ha rilevato con successo il DNA genomico tumorale.

I batteri sono stati poi coltivati ​​insieme a cellule tumorali vive e qui è stato possibile riconoscere anche il DNA del genoma tumorale. Infine, i batteri sono stati iniettati in topi vivi, che avevano o meno tumori. In un modello murino di cancro al colon, i biosensori sono stati in grado di distinguere in modo affidabile tra topi con e senza cancro al colon.

In seguito a questi risultati promettenti, il biosensore batterico è stato ulteriormente migliorato e ora è in grado di distinguere i cambiamenti delle singole coppie di basi all’interno del DNA genomico del tumore. Questa tecnologia, chiamata CATCH (Cellular Assay for Targeted, CRISPR-Discrimination orizzontale gene transfer), ha un grande potenziale e potrebbe essere utilizzata in futuro per rilevare una varietà di malattie, in particolare infezioni e cancro.

Tuttavia, la tecnologia non è ancora pronta per l’uso in clinica. I ricercatori stanno lavorando attivamente all'ulteriore sviluppo per migliorare l'efficienza del rilevamento del DNA e valutare criticamente le prestazioni del biosensore rispetto ad altri test diagnostici. Inoltre, deve essere garantita la sicurezza dei pazienti e dell’ambiente.

Tuttavia, forse la prospettiva più entusiasmante della medicina cellulare non è solo il rilevamento delle malattie. I biosensori potrebbero essere programmati in modo tale che, quando viene rilevata una sequenza specifica di DNA, possano attivare una terapia biologica specifica direttamente nel sito in cui viene rilevata la malattia in tempo reale.

Lo sviluppo di questa tecnologia innovativa è il risultato di una collaborazione di successo tra vari scienziati e ricercatori. Il team comprendeva il professor Jeff Hasty, il dottor Rob Cooper, la professoressa associata Susan Woods e la dottoressa Josephine Wright.

I risultati di questo studio sono promettenti, ma sono necessari ulteriori test per convalidare le prestazioni del biosensore ed esplorarne la potenziale applicazione nella pratica clinica. Tuttavia, il futuro della medicina cellulare sembra promettente e potrebbe portare a cambiamenti rivoluzionari nella diagnosi e nel trattamento delle malattie.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons.