Vaccino batterico promettente come immunoterapia contro il cancro

Roma –  Batteri probiotici Ingegnerizzati si sono mostrati efficaci nell’educare il sistema immunitario a distruggere le cellule tumorali in modelli murini, il che apre la strada a una nuova classe di vaccini contro il cancro, che sfrutta le naturali proprietà dei batteri di colpire i tumori. Lo rivela uno studio condotto dai ricercatori della Columbia University, descritto su Nature. Questi vaccini microbici contro il cancro possono essere personalizzati per attaccare il tumore primario e le metastasi di ciascun individuo e possono persino prevenire future recidive. Negli studi condotti su modelli murini di cancro colorettale e melanoma avanzato, il vaccino batterico ha potenziato il sistema immunitario per sopprimere la crescita dei tumori primari e metastatici, o in molti casi eliminarli. Il tutto lasciando in pace le parti sane del corpo. Il vaccino batterico si è rivelato particolarmente più efficace dei vaccini terapeutici contro il cancro a base di peptidi che sono stati utilizzati in numerosi studi clinici precedenti sul cancro. “L’importante vantaggio del nostro sistema è la sua capacità unica di ristrutturare e attivare in modo coordinato tutte le braccia del sistema immunitario per indurre una risposta immunitaria antitumorale produttiva”, ha detto Andrew Redenti, studente di dottorato presso il Vagelos College of Physicians and Surgeons della Columbia University, che ha contribuito a guidare lo studio. “Crediamo che questo sia il motivo per cui il sistema funziona così bene in modelli di tumori solidi avanzati che sono stati particolarmente difficili da trattare con altre immunoterapie”, ha continuato Redenti. “L’effetto netto è che il vaccino batterico è in grado di controllare o eliminare la crescita di tumori primari o metastatici avanzati e di prolungare la sopravvivenza nei modelli murini”, ha dichiarato Jongwon Im, dottorando alla Columbia University che ha contribuito a guidare gli aspetti di ingegneria batterica dello studio. Il vaccino batterico è personalizzato per ogni tumore. “Ogni tumore è unico: le cellule tumorali ospitano mutazioni genetiche diverse che le distinguono dalle normali cellule sane”, ha affermato 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 School of Engineering della Columbia. “Programmando batteri che indirizzano il sistema immunitario a colpire queste mutazioni specifiche del cancro, possiamo progettare terapie più efficaci che stimolino il sistema immunitario del paziente a individuare e uccidere le sue cellule tumorali”, ha proseguito Arpaia.  “Continuando a integrare ulteriori ottimizzazioni della sicurezza attraverso un’ulteriore programmazione genetica, ci stiamo avvicinando al punto di testare questa terapia nei pazienti”, ha aggiunto Arpaia. I batteri sono stati utilizzati per il trattamento del cancro sin dalla fine del diciannovesimo secolo, quando William Coley, chirurgo del New York Hospital, osservò la regressione del tumore in un sottogruppo di pazienti con tumori non operabili iniettati con batteri. I batteri sono ancora oggi utilizzati come terapia nei pazienti con tumore della vescica in fase iniziale. I ricercatori sanno che alcuni batteri possono migrare e colonizzare naturalmente i tumori, dove possono prosperare in un ambiente spesso privo di ossigeno e provocare localmente una risposta immunitaria.  In questo modo, però, i batteri non controllano o dirigono con precisione la risposta immunitaria per attaccare il tumore. “Queste qualità da sole non danno ai batteri la forza sufficiente per stimolare risposte immunitarie in grado di distruggere un tumore, ma sono un buon punto di partenza per costruire un nuovo dominio di terapie contro il cancro”, ha osservato Arpaia. Il nuovo sistema parte da un ceppo probiotico di batteri E. coli. I ricercatori hanno poi apportato molteplici modifiche genetiche per controllare con precisione il modo in cui i batteri interagiscono con il sistema immunitario e lo educano a uccidere il tumore. I batteri ingegnerizzati codificano bersagli proteici, chiamati neoantigeni, specifici del tumore da trattare. Questi neoantigeni, veicolati per via batterica, addestrano il sistema immunitario a colpire e attaccare le cellule tumorali che esprimono le stesse proteine. I neoantigeni vengono utilizzati come bersaglio tumorale, in modo da lasciare in pace le cellule normali, che non hanno queste proteine di marcatura del cancro. Grazie alla natura del sistema batterico e alle ulteriori modifiche genetiche apportate dagli scienziati, queste terapie batteriche contro il cancro superano anche i meccanismi immunosoppressivi che i tumori utilizzano per bloccare il sistema immunitario. Queste modifiche genetiche sono state progettate anche per bloccare la capacità innata dei batteri di eludere gli attacchi immunitari contro se stessi, il che significa che i batteri ingegnerizzati possono essere facilmente riconosciuti ed eliminati dal sistema immunitario e vengono rapidamente eliminati dall’organismo se non trovano il tumore. Quando sono stati testati nei topi, i ricercatori hanno scoperto che questi vaccini anticancro batterici intricatamente programmati reclutano un’ampia gamma di cellule immunitarie che attaccano le cellule tumorali, impedendo al contempo le risposte che normalmente sopprimerebbero gli attacchi immunitari diretti dal tumore. Il vaccino batterico ha anche ridotto la crescita del cancro quando è stato somministrato ai topi prima che sviluppassero il tumore e ha impedito la ricrescita degli stessi tumori nei topi che erano stati curati, suggerendo che il vaccino potrebbe avere la capacità di prevenire il ritorno del cancro nei pazienti che hanno sperimentato la remissione. Nelle persone, il primo passo per creare questi vaccini microbici consisterebbe nel sequenziare il cancro di un paziente e identificare i suoi neoantigeni unici utilizzando la bioinformatica. Successivamente, i batteri verrebbero ingegnerizzati per produrre grandi quantità dei neoantigeni identificati, oltre ad altri fattori immunomodulatori. Una volta infusi nel paziente da trattare, i batteri si dirigono verso i tumori, si ambientano e producono e distribuiscono costantemente il loro carico di “farmaci” ingegnerizzati. Una volta attivato dal vaccino batterico, il sistema immunitario verrebbe spinto a eliminare le cellule tumorali che si sono diffuse nel corpo e a prevenire un ulteriore sviluppo metastatico. Poiché ogni tumore ha una propria serie di neoantigeni, l’immunoterapia sarà personalizzata per ogni paziente. “Il tempo di trattamento dipenderà innanzitutto dal tempo necessario per sequenziare il tumore”, ha precisato Danino. “Poi dobbiamo solo produrre i ceppi batterici, il che può essere abbastanza veloce. I batteri possono essere più semplici da produrre rispetto ad altre piattaforme vaccinali”, ha notato Danino. I batteri sono anche progettati per contrastare la capacità del cancro di mutare rapidamente e di eludere il trattamento. “Poiché la nostra piattaforma ci permette di fornire così tanti neoantigeni diversi, in teoria diventa difficile per le cellule tumorali perdere tutti i bersagli in una volta sola ed evitare la risposta immunitaria”, ha evidenziato Arpaia. I ricercatori ritengono che il loro approccio possa avere successo laddove i precedenti vaccini contro il cancro non lo hanno avuto. In questi ultimi, infatti, mentre possono essere indotte risposte immunitarie contro i neoantigeni tumorali, la modulazione diretta dell’ambiente immunosoppressivo del tumore non viene realizzata in misura tale. “I batteri permettono di somministrare una concentrazione di farmaci più elevata di quella tollerata quando questi composti vengono somministrati per via sistemica in tutto il corpo”, ha specificato Arpaia. “In questo caso – ha concluso Arpaia – possiamo limitare la somministrazione direttamente al tumore e modulare localmente la stimolazione del sistema immunitario”.(30Science.com)