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← Programmare i batteri per combattere il cancro - Tal Danino

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Showing Revision 9 created 01/08/2020 by Silvia Fornasiero.

  1. Nel 1884, la fortuna di un paziente
    sembrò andare di male in peggio.
  2. Questo paziente aveva un cancro
    al collo che cresceva velocemente,
  3. e poi si prese un'infezione batterica
    cutanea non correlata al cancro.
  4. Ma dopo poco, successe
    qualcosa di inaspettato:
  5. man mano che l'infezione guariva,
    anche il cancro iniziò a regredire.
  6. Quando il dottor William Coley
    visitò il paziente sette anni dopo,
  7. non c'era alcun segno visibile del cancro.
  8. Coley credeva che stesse succedendo
    qualcosa di incredibile:
  9. l'infezione batterica aveva stimolato
    il sistema immunitario del paziente
  10. a combattere il cancro.
  11. La fortunata scoperta di Coley
    lo portò ad aprire la strada

  12. all'iniezione intenzionale di batteri
    per curare il cancro con successo.
  13. Più di 100 anni dopo, i biologi sintetici
    hanno trovato un modo ancora migliore
  14. di usare questi alleati
    una volta improbabili:
  15. programmarli per trasportare i medicinali
    in modo sicuro direttamente ai tumori.
  16. Il cancro si sviluppa quando
    le funzioni delle cellule si alterano,

  17. inducendole a moltiplicarsi rapidamente
    e formare dei noduli chiamati tumori.
  18. I trattamenti come la radioterapia,
    la chemioterapia e l'immunoterapia
  19. cercano di uccidere le cellule maligne,
    ma possono colpire tutto il corpo
  20. e danneggiare i tessuti sani nel processo.
  21. Tuttavia, alcuni batteri
    come l'Escherichia coli

  22. hanno il vantaggio unico di crescere
    selettivamente all'interno dei tumori.
  23. Di fatto, il nucleo di un tumore
    costituisce un ambiente ideale
  24. in cui possono moltiplicarsi in sicurezza,
    al riparo dalle cellule immunitarie.
  25. Invece di causare un'infezione,
  26. i batteri possono essere riprogrammati
    per trasportare i farmaci anti-cancro,
  27. che si comportano come un trojan horse,
    colpendo il tumore dall'interno.
  28. L'idea di programmare i batteri
    per percepire e reagire in modi nuovi
  29. è un obiettivo primario
    nel campo della biologia sintetica.
  30. Ma come si possono programmare i batteri?

  31. La chiave è la manipolazione del loro DNA.
  32. Inserendo delle sequenze
    genetiche particolari nei batteri,
  33. questi possono essere indotti
    a sintetizzare molecole diverse,
  34. incluse quelle che inibiscono
    la crescita del cancro.
  35. Possono anche essere indotte
    a comportarsi in modi molto precisi
  36. con l'aiuto di circuiti biologici.
  37. Questi programmano diverse reazioni
    in base alla presenza, all'assenza
  38. o alla combinazione di certi fattori.
  39. Per esempio, i tumori hanno
    bassi livelli di ossigeno e pH
  40. e producono specifiche
    molecole in eccesso.
  41. I biologici sintetici possono programmare
    i batteri per rilevare quelle condizioni,
  42. e, così facendo, reagire ai tumori
    evitando i tessuti sani.
  43. Un tipo di circuito biologico, conosciuto
    come circuito di lisi sincronizzato

  44. permette ai batteri non solo
    di trasportare farmaci,
  45. ma di farlo secondo
    uno schema predefinito.
  46. Innanzitutto, per evitare
    di danneggiare il tessuto sano,
  47. la produzione di farmaci anti-cancro
    comincia con la crescita dei batteri,
  48. il che si verifica solo
    all'interno del tumore stesso.
  49. In seguito, dopo aver prodotto il farmaco,
  50. un interruttore fa esplodere i batteri
  51. quando raggiungono una soglia
    di popolazione critica.
  52. Ciò rilascia il farmaco e al contempo
    riduce la popolazione batterica.
  53. Tuttavia, una certa percentuale
    di batteri rimane in vita
  54. per ricostituire la colonia.
  55. Infine, il numero aumenta ancora
    fino ad attivare di nuovo l'interruttore
  56. e continuare il ciclo.
  57. Questo circuito può essere perfezionato
    per trasportare farmaci
  58. con qualsiasi schema temporale
    vada meglio per combattere il cancro.
  59. Questo approccio si è rivelato promettente
    negli studi clinici con i topi.
  60. Non solo gli scienziati hanno eliminato
    con successo i linfomi

  61. iniettati con batteri, ma l'iniezione
    ha stimolato il sistema immunitario
  62. preparando le cellule immunitarie
    a identificare e attaccare nuovi linfomi
  63. in altre parti del topo.
  64. Al contrario di molte terapie,
  65. i batteri non colpiscono
    un tipo specifico di cancro,
  66. ma piuttosto le caratteristiche generali
    che tutti i tumori solidi condividono.

  67. Inoltre, i batteri programmati
    non si limitano a combattere il cancro.
  68. Possono fungere da sensori sofisticati
  69. che monitorano le zone potenziali
    di future malattie.
  70. I batteri probiotici buoni potrebbero
    rimanere dormienti nel nostro intestino,
  71. dove potrebbero rilevare, prevenire
    e trattare i disturbi
  72. prima che si presentino i sintomi.
  73. I progressi tecnologici hanno generato
    entusiasmo per un futuro
  74. con farmaci personalizzati,
    guidato da nanorobot meccanici.

  75. Ma grazie a milioni di anni di evoluzione,
  76. potremmo già avere un punto di partenza
  77. nell'inaspettata
    forma biologica dei batteri.
  78. Aggiungiamo al tutto la biologia sintetica
  79. e chissà cosa potrebbe
    essere possibile a breve.