I batteri progettati conservano la memoria a lungo termine dell’infiammazione intestinale e potrebbero essere utilizzati come diagnosi vivente per le malattie intestinali croniche.

È noto come il microbioma influenzi la salute umana e le malattie, per questo motivo i ricercatori stanno pensando a nuovi modi per usarli come una prossima generazione di diagnosi e terapia.

Il microbioma

Oggi i batteri del normale microbioma sono già utilizzati nella loro forma modificata o attenuata nei probiotici. Gli scienziati sfruttano la capacità naturale dei microrganismi di individuare e rispondere agli stimoli ambientali e relativi alla malattia e alla possibilità di progettare nuove funzioni in essi. Ciò è particolarmente utile nelle malattie infiammatorie croniche come la malattia infiammatoria intestinale (IBD) che sono difficili da controllare in modo non invasivo. Tuttavia ci sono diverse sfide associate allo sviluppo di diagnostica e terapie viventi, tra cui la generazione di sensori robusti che non bloccano e sono in grado di monitorare le biomolecole a lungo termine.

L’obiettivo: utilizzare il microbioma come biomarcatore

Al fine di utilizzare i batteri del microbioma come biomarcatori, il loro genoma deve essere modificato con circuiti genetici sintetici o con una serie di geni che lavorano insieme per ottenere una funzione sensoriale o di risposta. Alcune di queste alterazioni genetiche possono indebolire o rompere i percorsi di segnalazione normali e essere tossici per questi batteri. Anche nei casi in cui i microbi probiotici tollerano i cambiamenti, le cellule progettate possono avere ritardi di crescita e essere superati da altri componenti del microbioma.

Di conseguenza, i batteri probiotici e i microbi terapeutici manipolati vengono rapidamente rimossi dal corpo, rendendoli inadatti al monitoraggio e alla modulazione di un lungo periodo dell’ambiente tissutale del corpo.

Lo studio

Una squadra dell’Istituto Wyss per l’Ingegneria biologica, guidata da Pamela Silver, ha progettato un potente sensore batterico con un circuito genetico stabile in un ceppo batterico colonizzante che può registrare infiammazioni intestinali per sei mesi nei topi.

Questo studio offre una soluzione alle sfide precedenti associate alla diagnosi della vita e può avvicinarle al suo utilizzo nei pazienti umani. I risultati sono riportati sulla rivista Nature Biotechnology.

Le considerazioni

Silver, professoressa presso l’Istituto Wyss, Onie H. Adams, professore di biochimica e biologia dei sistemi presso la Harvard Medical School, pensavano all’intestino come prima applicazione per questo sistema a causa della sua suscettibilità all’infiammazione nei pazienti affetti da malattie croniche come l’IBD. “Pensiamo all’intestino come una scatola nera dove è difficile vedere, ma possiamo usare batteri per illuminare questi luoghi oscuri“.

Nel futuro

C’è molto interesse da parte dei pazienti e dei medici che ci spingono a costruire biomarcatori di condizioni intestinali come il cancro al seno e del colon “, ha dichiarato Silver,” Crediamo che il nostro lavoro apra enormi possibilità che possono trarre vantaggio dalla flessibilità e dalla modularità del nostro strumento diagnostico ed estendere l’uso di organismi di ingegneria per una vasta gamma di applicazioni“.

Fonti:

https://wyss.harvard.edu/remembrance-of-things-past-bacterial-memory-of-gut-inflammation/

https://www.nature.com/nbt/journal/vaop/ncurrent/full/nbt.3879.html