I progressi più significativi raggiunti nel corso della storia della medicina hanno come strumento comune l’osservazione.  Ma cosa succede quando gli scienziati non si limitano più ad osservare la natura ed iniziano ad utilizzare i suoi elementi per sviluppare nuove cure? La risposta è che si può dare vita a dei veri e propri “piccoli robot biologici” in grado di svolgere compiti ben precisi all’interno del nostro corpo.  Da circa vent’anni, con l’avvento della biologia sintetica, i ricercatori hanno imparato a ingegnerizzare organismi viventi come i batteri, programmandoli a ricevere segnali dall’ambiente che li circonda e a rispondere, producendo molecole utili e specifiche. In questo scenario si inserisce un recente studio condotto da un gruppo di ricercatori cinesi, pubblicato sulla rivista Nature Biotechnology e disponibile sul sito bioRxiv. 

Il problema su cui si sono concentrati i ricercatori riguarda lo sviluppo di cure efficaci e innovative contro le malattie infiammatorie intestinali (MICI), come la colite ulcerosa e il morbo di Crohn che colpiscono quasi 7 milioni di persone in tutto il mondo e circa 250.000 nel nostro Paese. Queste patologie sono caratterizzate da un’infiammazione continua del tessuto intestinale che, nel tempo, può danneggiarsi, a causa di piccole ferite lungo tutta la parete dell’intestino, compromettendone gravemente la funzionalità. Ad oggi, le cure disponibili per i pazienti affetti da MICI non sempre si sono mostrate valide. L’ambiente intestinale è dinamico e molto complesso: possiamo paragonarlo ad un’autostrada sempre trafficata, attraversata da cibo, liquidi e soprattutto miliardi di batteri. In un contesto di questo tipo, l’arrivo e l’azione di un farmaco “nel punto giusto e nel momento giusto” non è affatto un’impresa semplice. 

E se si potesse sviluppare una terapia vivente capace di riconoscere le ferite, ancorarsi ad esse e favorirne la guarigione? Ebbene sì! Ed è esattamente ciò che questi scienziati sono riusciti a realizzare. Il loro punto di partenza è stato un ceppo non patogeno di Escherichia coli, un batterio che popola normalmente l’intestino, in cui hanno inserito un vero e proprio circuito genetico, trasformandolo in una sorta di colla vivente. Ma nella pratica, come è stato possibile? I microrganismi sono stati addestrati ad individuare la presenza di ferite nell’intestino grazie ad un sensore genetico che riconosce il gruppo eme, una componente dell’emoglobina nel sangue. Una volta avvenuto il riconoscimento delle ferite, i batteri producono CP43K, una proteina cementante che i ricercatori hanno preso in prestito dai cirripedi, organismi marini capaci di aderire saldamente alle rocce. La secrezione della colla vivente vera e propria avviene solo a questo punto perché i batteri possono attaccarsi alle ferite e non essere trascinati lungo il tratto digerente. Una volta ancorati, i microrganismi arricchiscono la bio-colla con il TFF3, una piccola “proteina riparatrice” che viene normalmente prodotta dalle cellule intestinali per proteggere l’intestino e aiutarne la guarigione. 

Dopo vari test di laboratorio, i ricercatori hanno valutato l’attività di questo biomateriale in modelli sperimentali di colite ulcerosa, ottenendo dei benefici evidenti già dopo una singola dose. Numerose analisi istologiche e biochimiche hanno permesso di osservare come il mix di proteine e fattori rilasciati dai batteri riparino e rigenerino la barriera intestinale, favorendo l’espressione della mucina-2 e dell’E-caderina, indicatori fondamentali del buono stato dei tessuti.  Un altro effetto mostrato dalla colla vivente è quello di ridurre fortemente le molecole pro-infiammatorie, dimostrando una notevole capacità di guarigione dei tessuti danneggiati. I risultati di questo lavoro di ricerca sono molto promettenti, ma, sarà sicuramente necessario approfondirli con ulteriori studi. Infatti, per ora, non è possibile valutare l’effetto della colla vivente nell’uomo, dove la struttura dell’intestino, il sistema immunitario e il microbiota sono molto complessi e potrebbero influenzare la durata dell’effetto del biomateriale. Sembra proprio che il futuro della medicina sia proiettato allo sviluppo di terapie viventi che grazie alla loro dinamicità e interattività sono capaci di riconoscere e percepire l’ambiente circostante in modo da adattare la loro attività in tempo reale. Diventa, quindi, sempre più concreta e vicina l’idea di farmaci vivi, programmabili e pionieri di trattamenti più mirati e personalizzati.