La presenza di particolari microbi o enzimi potrebbe spiegare perché alcuni trattamenti sono inefficaci per alcune persone.

Nella ricerca delle terapie personalizzate, la maggior parte degli studi si sono concentrati su come il genoma di un individuo controlla le risposte del proprio organismo ai farmaci. Tuttavia, c’è sempre più evidenza che il microbioma di una persona, ossia la popolazione di batteri e altri microbi che vivono nel loro corpo, può essere considerata la chiave per determinare se un farmaco funziona o meno per la sua condizione.

La flessibilità alimentare del microbioma

I ricercatori ora hanno la prova che le persone sane metabolizzano alcuni farmaci in modi diverso a seconda del loro microbioma.

I batteri che vivono nel corpo umano mangiano qualsiasi sostanza nutritiva che va nella loro strada, sia che si tratti di alimenti che provengono dalla dieta dell’ospite sia di un farmaco che la persona sta assumendo. Questa flessibilità alimentare potrebbe però diventare problematica se i microbi metabolizzano un farmaco in composti inutili o tossici.

Gli studi precedenti

Il biologo computazionale Leah Guthrie al College of Medicine di Albert Einstein a New York ha discusso i dati su un farmaco di chemioterapia chiamato irinotecan, che causa diarrea in alcuni pazienti. Precedenti ricerche sui topi hanno dimostrato che gli enzimi batterici chiamati β-glucuronidasi possono modificare la struttura chimica dell’irinotecan e di altri farmaci (B.D. Wallace et al., Science 330, 831-835, 2010). Normalmente, il fegato disintossica questi trattamenti aggiungendo un gruppo chimico chiamato “glucuronidate”, ma l’enzima batterico rimuove il gruppo, trasformando il farmaco in un composto tossico.

Lo studio ed i risultati

Per vedere se il microbioma di una persona ha influenzato come hanno metabolizzato i farmaci, Guthrie ed i suoi colleghi hanno raccolto campioni fecali da 20 persone sane. Hanno trattato i campioni con irinotecan e misurato i composti prodotti dai batteri nei campioni in quanto hanno interagito con il farmaco. Il team ha scoperto che 4 dei campioni contenevano elevati livelli della forma tossica di irinotecan, ma non ha trovato differenze significative tra le specie batteriche presenti in uno qualsiasi dei campioni.

La scoperta

Quando i ricercatori hanno analizzato le proteine prodotte nei campioni fecali, hanno scoperto che quelli delle persone con elevati metabolismi batterici contenevano ceppi che hanno prodotto più β-glucuronidasi. Queste persone hanno anche aumentato i livelli di proteine che trasportano lo zucchero nelle cellule, il che suggerisce che avrebbero più probabilità di assorbire il composto tossico e di sviluppare problemi gastrointestinali.

Le considerazioni

È un bel passo verso la comprensione dell’interazione degli enzimi intestinali-batterici con i farmaci, afferma Matthew Redinbo, un biologo strutturale presso l’Università della Carolina del Nord a Chapel Hill che studia anche irinotecan. “La nostra più grande intuizione è guardare gli enzimi dell’intestino e pensare a loro allo stesso modo dell’uomo”, dice.

Redinbo afferma che il fegato lavora molti dei farmaci somministrati ai pazienti che utilizzano il gruppo chimico rimosso dalle β-glucuronidasi batteriche: ciò suggerisce che gli effetti del microbioma potrebbero essere molto allargati.

Ancora una scatola nera

I ricercatori hanno individuato decine di esempi di batteri intestinali che sembrano modificare farmaci terapeutici, tra cui alcuni che trattano la malattia e l’ansia di Parkinson, afferma Emily Balskus, un biochimico presso la Harvard University di Cambridge, Massachusetts. Afferma inoltre che le interferenze batteriche potrebbero anche contribuire a spiegare perché i modelli animali non sempre prevedono la tossicità dei farmaci negli esseri umani, in quanto gli animali contengono microbi diversi.

Molte domande sono ancora aperte

Molte domande rimangono. Alcuni degli enzimi responsabili della rottura di questi farmaci sono stati identificati e non è chiaro quanti batteri dell’intestino variano tra la popolazione umana.

Le conclusioni

Se i microbiomi intestinali sembrano problematici, i medici potranno prescrivere un inibitore dell’enzima o una dieta che fornisce ai batteri una fonte alimentare alternativa. Gli studi che utilizzano un intervento dietetico nei topi hanno infatti dimostrato un certo successo nel prevenire i batteri dell’intestino che degradano un farmaco del cuore chiamato digossina (H. J. Haiser et al., Science 341, 295-298; 2013).

Nel futuro

Redinbo vuole provare la tecnica sulle persone. Servirà ancora molto tempo prima di conoscere in modo sufficiente le interazioni batteriche e farmacologiche affinché i medici siano in grado di prescrivere tali terapie di routine. “È sorprendentemente complesso”, conclude Redinbo.

Fonte:

https://www.nature.com/articles/n-12342922