Un gruppo di ricercatori ha modificato geneticamente un piccolo verme parassita per fargli produrre una sostanza terapeutica direttamente all’interno di un organismo vivente. Lo studio, descritto come una prova di principio, riguarda l’anchilostoma Ancylostoma ceylanicum, un verme intestinale capace di infettare esseri umani, cani e gatti.
Gli scienziati sono intervenuti sul suo genoma per fargli produrre anticorpi in grado di neutralizzare parzialmente la tetrodotossina, una potente tossina nota soprattutto perché associata al pesce palla. L’esperimento è stato condotto sui criceti, ma l’obiettivo finale indicato dai ricercatori è valutare se un sistema simile possa, in futuro, essere adattato anche all’essere umano.
Il progetto è stato finanziato dal Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti, con l’idea di sviluppare trattamenti protettivi per il personale militare esposto a minacce chimiche o biologiche. Tra queste rientra anche la tetrodotossina. Secondo gli autori, però, la stessa strategia potrebbe un giorno essere utilizzata per produrre altri farmaci direttamente nell’organismo.
Perché proprio gli anchilostomi
Gli anchilostomi sono tra i parassiti più antichi dell’uomo e infettano oltre 400 milioni di persone nel mondo, soprattutto nelle regioni tropicali. Si attaccano alla parete interna dell’intestino e si nutrono di sangue, rilasciando allo stesso tempo una serie di composti antinfiammatori e immunosoppressori. È anche grazie a queste sostanze che riescono a restare a lungo nel corpo dell’ospite senza essere eliminati rapidamente dal sistema immunitario.
Ogni verme misura circa 1 centimetro e consuma meno di due gocce di sangue al giorno. Nei soggetti sani, spesso l’infezione non causa sintomi evidenti. Questa capacità di convivere con l’organismo ospite è uno degli aspetti che ha spinto i ricercatori a considerarli come possibili “produttori” interni di molecole terapeutiche.
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Il punto, in sostanza, è sfruttare una caratteristica già presente in natura. Il verme è già in grado di sopravvivere a lungo nell’intestino e di trasferire molecole dal proprio corpo a quello dell’ospite. La novità dello studio è aver aggiunto una molecola utile dal punto di vista medico a quelle che il parassita produce già spontaneamente.
Come è stato modificato il verme
Per ottenere questo risultato, il team ha utilizzato la tecnologia di editing genetico CRISPR. I ricercatori hanno inserito, nello stadio di uovo del parassita, un gene capace di codificare un anticorpo noto per contrastare la tetrodotossina. L’inserimento non è stato casuale: il gene doveva essere collocato in una zona del DNA che non interferisse con funzioni essenziali del verme, ma che permettesse comunque la produzione e la secrezione della nuova proteina.
Dopo questa modifica, i criceti sono stati infettati con 80-100 larve del parassita geneticamente modificato. Una volta maturati, i vermi adulti contenenti il nuovo gene sono riusciti a produrre l’anticorpo e a rilasciarlo nel sangue degli animali.
In seguito, i campioni di sangue prelevati dai criceti infetti hanno mostrato in laboratorio una neutralizzazione parziale della tetrodotossina. Questo risultato indica che le molecole prodotte dal verme non solo venivano rilasciate nell’organismo, ma conservavano anche una certa attività biologica.
Dalle antitossine alle malattie croniche
Lo studio è ancora in una fase iniziale e non rappresenta una terapia pronta all’uso. Tuttavia, secondo i ricercatori, lo stesso approccio potrebbe essere applicato ad altre molecole. In teoria, questi parassiti potrebbero essere modificati per produrre anticorpi o piccoli farmaci proteici, chiamati peptidi, da rilasciare direttamente nell’intestino o nel circolo sanguigno.
Tra le ipotesi citate dagli autori ci sono trattamenti a lungo termine per malattie croniche come il diabete di tipo 2 o le malattie infiammatorie intestinali. Un’altra possibilità riguarda la produzione di anticorpi capaci di neutralizzare ormoni infiammatori o citochine, molecole coinvolte in diversi processi patologici.
Alex Loukas, direttore dell’Australian Institute of Tropical Health and Medicine della James Cook University e coautore dello studio, ha citato anche un’altra prospettiva: vermi progettati per rilasciare quantità molto piccole di allergeni alimentari, con l’obiettivo di desensibilizzare l’organismo nei casi di allergie infantili. Si tratta, comunque, di scenari ancora da verificare con molta cautela.
Un’idea controintuitiva, ma controllabile
L’idea di infettare volontariamente una persona con un parassita per ottenere un beneficio terapeutico può sembrare insolita. I ricercatori, però, sottolineano alcuni aspetti biologici che renderebbero il sistema più controllabile di quanto possa apparire.
Le larve degli anchilostomi entrano nel corpo attraverso la pelle e migrano verso l’intestino tenue, dove maturano in adulti. Possono vivere per anni, ma le uova prodotte dai parassiti devono schiudersi all’esterno dell’ospite. Vengono espulse con le feci e non aumentano automaticamente il numero di vermi adulti presenti nel corpo. Questo significa che l’infezione non dovrebbe crescere senza controllo all’interno dell’organismo.
Inoltre, secondo Loukas, una singola dose di un trattamento antiparassitario standard può eliminare l’infezione entro 24 ore. Questo aspetto sarebbe importante in un eventuale impiego medico, perché permetterebbe di rimuovere rapidamente il sistema di rilascio del farmaco, se necessario.
Una nuova strada per somministrare farmaci
Gli autori dello studio ritengono che il lavoro apra una possibile nuova modalità di produzione e rilascio di molecole terapeutiche. Usare un organismo vivente modificato per produrre piccole quantità di una sostanza direttamente nel corpo.
Prima di arrivare a un’applicazione sull’uomo, però, serviranno molte altre verifiche. I ricercatori vogliono innanzitutto aumentare la durata e la stabilità delle molecole rilasciate dai vermi, perché questi organismi possono produrne solo quantità limitate alla volta. Sarà poi necessario valutare sicurezza, efficacia e controllo del sistema in condizioni molto più complesse rispetto a un esperimento di laboratorio.
Per ora il dato principale è un altro: un parassita intestinale è stato trasformato in una piccola fabbrica biologica capace di produrre e rilasciare una molecola terapeutica attiva dentro un ospite vivente. È una dimostrazione iniziale, ma sufficiente per rendere questa linea di ricerca una delle più particolari nel campo della somministrazione dei farmaci.
Fonti:
- LiveScience - Genetically modified worms can now produce and deliver drugs inside a living body, scientists say
- Nature - Transgenic hookworm secretes anti-tetrodotoxin human single chain antibody
