Trasformare il virus M13 in un “postino” molecolare di farmaci per il cervello: lo studio italiano

Un virus M13 è stato trasformato in un "postino" di farmaci capace di attraversare la barriera ematoencefalica da un gruppo di ricercatori italiani dell'Istituto Italiano di Tecnologia, dell'Università di Bologna e della Fondazione Pisana per la Scienza. L'obiettivo dello studio, pubblicato su Advanced Healthcare Materials, è aggirare uno degli ostacoli clinici più ostici della medicina: superare lo strato di cellule che difende il cervello (BEE) per consegnare terapie direttamente ai neuroni. Siamo abituati a considerare i virus come nemici da sconfiggere, ma ribaltando questa prospettiva, gli scienziati hanno ingegnerizzato un batteriofago (un virus che attacca solo i batteri ed è innocuo per l'uomo) per farne un prezioso alleato. Tra le possibili applicazioni di questa tecnica innovativa figurano la consegna mirata di farmaci contro le cellule tumorali o lo sviluppo di nuove cure per le malattie neurodegenerative.

La sfida farmacologica della barriera ematoencefalica

La barriera ematoencefalica (BEE, dalll'inglese Blood-Brain Barrier) è uno strato di cellule endoteliali che riveste i vasi sanguigni del cervello, proteggendolo da agenti patogeni e sostanze tossiche. Questo "cancello" è formato da cellule saldamente "cucite" tra loro tramite giunzioni serrate (tight junctions), capaci di sigillare lo spazio intracellulare. Questa funzione è fondamentale per la salute, ma al tempo stesso rappresenta un ostacolo farmacologico: secondo le stime riportate nello studio, circa il 98% delle molecole terapeutiche non riesce ad attraversarla.

I farmaci sviluppati per curare tumori, malattie neurodegenerative o altre patologie del sistema nervoso centrale, se iniettati nel sangue, restano letteralmente "fuori dalla porta". Tra le soluzioni emerse dalla ricerca biomedica figurano le nanoparticelle sintetiche, ingegnerizzate con anticorpi o altre proteine, ma fino a oggi questo approccio si è rivelato scarsamente efficace.

Cosa sono i batteriofagi M13 e perché sono sicuri

Un gruppo di ricercatori italiani guidato da Valentina Castagnola della Fondazione Pisana per la Scienza, ha deciso di utilizzare i fagi M13 per risolvere il problema. Si tratta di virus che fanno parte di una famiglia capace di infettare esclusivamente Escherichia Coli. Per le cellule umane, invece, sono completamente innocui: non possiedono gli strumenti per "scassinarle". Per questo motivo, l'M13, è stato scelto come candidato ideale per diventare un "postino" di farmaci sicuro. Oltre a ciò, la loro abbondanza in natura e la semplicità di coltura, lo rendono un vettore facile ed economico da produrre su larga scala in laboratorio.

Gli M13 presentano una struttura allungata e filamentosa, non sferica come i virus che siamo abituati a vedere. Misurano infatti 900 nanometri di lunghezza e appena 6 di larghezza.

Trasformare un virus in un "veicolo”, lo studio italiano

Gli autori dello studio hanno "riprogrammato" questi batteriofagi. In sintesi, hanno modificato geneticamente il capside (l'involucro proteico che avvolge il DNA del virus), dotandolo di un frammento di un anticorpo capace di riconoscere proteine specifiche di neuroni bersaglio. Il risultato è stato ottenere una versione "su misura" del virus in grado di individuare solo le cellule desiderate.

Una volta a contatto con la BEE, il fago viene assorbito attivamente con un meccanismo (endocitosi mediata da clatrina) in cui piccole vescicole lo "risucchiano" dentro la cellula. Una volta all'interno evitano i lisosomi (organelli deputati a degradare molecole estranee) e riescono a passare intatte dall'altra parte della barriera per svolgere la loro funzione terapeutica.

Un "corriere" di questo tipo potrebbe aprire la strada a terapie molto più precise per le malattie del cervello, dai tumori cerebrali alle patologie neurodegenerative, superando l'ostacolo della barriera ematoencefalica. Riprogrammando la punta del capside è infatti possibile riconoscere obiettivi diversi a seconda della patologia. Prima di arrivare alla fase clinica, però, servono ancora conferme su modelli sperimentali e garanzie sulla stabilità del virus una volta immesso nel corpo umano.

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