Batteri ingegnerizzati: la nuova frontiera della microbiome revolution

I risultati di un recente studio suggeriscono che i batteri intestinali ingegnerizzati potrebbero essere impiegati per il trattamento di alcune malattie come il diabete.
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Stato dell’arte
Precedenti studi hanno valutato la possibilità di contrastare condizioni come l’obesità e le malattie infiammatorie intestinali utilizzando Live bacterial therapeutics. L’idea alla base di questo approccio è di ingegnerizzare i batteri per produrre composti in grado di ripristinare un microbiota sano o di correggere disturbi metabolici di origine genetica. Rispetto ai ceppi batterici coltivati ​​in laboratorio, i batteri che popolano l’intestino hanno il vantaggio di adattarsi maggiormente all’ospite.

Cosa aggiunge questa ricerca
I ricercatori hanno raccolto batteri Escherichia coli dal microbiota intestinale dei topi e li hanno ingegnerizzati in modo da esprimere un gene di interesse (come quello che codifica per l’idrolasi degli acidi biliari, BSH, che si pensa influisca sul metabolismo dell’ospite), per poi reintrodurli nei roditori. Dopo un singolo trattamento, i ricercatori hanno osservato che i batteri ingegnerizzati erano presenti in tutto l’intestino dei topi e sono stati in grado di rallentare la progressione del diabete.

Conclusioni
I risultati suggeriscono che i batteri intestinali ingegnerizzati potrebbero essere impiegati per il trattamento di alcune malattie come il diabete.

Condizioni come l’obesità e le malattie infiammatorie intestinali sono risultate associate ad alterazioni del microbiota intestinale. Una nuova ricerca condotta sui topi e pubblicata su Cell suggerisce che i batteri intestinali ingegnerizzati potrebbero essere impiegati per aiutare a curare alcune di queste malattie.

L’idea alla base di questo approccio è fare in modo che i batteri producano composti in grado di ripristinare un microbiota sano oppure di correggere disordini metabolici di origine genetica, come per esempio la fenilchetonuria.

Live Bacterial Therapeutics da batteri “nativi”

Gli studi volti a sviluppare terapie basate sull’utilizzo di Live Bacterial Therapeutics si sono concentrati su ceppi batterici coltivati ​​in laboratorio delle famiglie Bacteroides e Lactobacillus o batteri Escherichia coli

Tuttavia, rispetto alle colture in vitro, i microrganismi prelevati dal microbiota intestinale hanno il vantaggio di essere maggiormente adattati al proprio ospite.

Il team di ricercatori guidato da Amir Zarrinpar dell’Università della California, a San Diego, ha quindi ingegnerizzato batteri prelevati dal microbiota intestinale in modo da esprimere proteine che potrebbero aiutare ad alleviare i sintomi di specifiche condizioni.

Possibile applicazione: diabete

I ricercatori hanno raccolto campioni di feci da topi sani e hanno isolato ceppi di Escherichia coli dal microbiota intestinale dei roditori. 

I batteri sono stati quindi ingegnerizzati per produrre l’idrolasi degli acidi biliari (BSH), che si pensa influisca sul metabolismo dell’ospite, per poi essere reintrodotti nei roditori.

I ricercatori hanno osservato che i batteri E. coli ingegnerizzati sono stati in grado di colonizzare tutto il tratto intestinale, di sopravvivere per l’intera vita dell’ospite e di  modificare i metaboliti intestinali degli animali senza alterare il loro microbiota. 

I batteri ingegnerizzati hanno anche migliorato la sensibilità all’insulina e la tolleranza al glucosio dei topi, riducendo la progressione del diabete.

Infine, i ricercatori hanno deciso di valutare se il loro approccio potesse essere utilizzato negli esseri umani. 

Per fare ciò, hanno isolato ceppi di E. coli dalle biopsie intestinali di persone sottoposte a endoscopia di routine.

Hanno scoperto che i batteri intestinali umani possono essere modificati per esprimere un gene di interesse

Conclusioni

«Sono necessari ulteriori studi per determinare se il trasferimento autologo di batteri ingegnerizzati può portare a una colonizzazione di lunga durata di un ospite umano e al trattamento di condizioni croniche e malattie genetiche». Inoltre, dal momento che il processo di ingegnerizzazione è più complesso in microbi nativi rispetto a quelli coltivati in vitro, il team di Amir Zarrinpar sta lavorando per ottimizzare questo processo utilizzando nuovi strumenti di ingegneria genetica oggi disponibili.

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