Molte persone hanno sperimentato infezioni da E. coli, che sono viste principalmente come scomode e spiacevoli. Per alcuni pazienti, come quelli con tumore del sangue, tuttavia, esiste il rischio che i batteri si diffondano nel flusso sanguigno. In questi casi, un’infezione da E. coli è troppo spesso fatale. Il tasso di mortalità è del 15-20%.
La cura predominante per tali infezioni è l’uso di antibiotici che hanno effetti dannosi sul microbioma del paziente, che svolgono un ruolo chiave nel nostro benessere fisico ed emotivo, e altri effetti collaterali. Inoltre, i crescenti problemi di resistenza agli antibiotici rendono tali trattamenti meno efficaci nel trattamento delle infezioni.
Un team internazionale di scienziati ha ora progettato il primo candidato pubblicato basato su CRISPR (vedi riquadro) per un farmaco che prende di mira Escherichia coli direttamente e lascia intatto il microbioma. Un nuovo documento in Biotecnologie naturali intitolato “Fago ingegnerizzato con CRISPR-Cas antibatterico ridotto selettivamente”. Escherichia coli carico nei topi’ descrive lo sviluppo del farmaco candidato a uno stadio in cui è pronto per i test sugli esseri umani.
Attraverso un ampio uso della biologia sintetica, il team ha progettato quattro virus batterici che utilizzano la tecnologia CRISPR per uccidere con precisione i batteri indesiderati.
“Riteniamo che un farmaco a spettro ristretto con queste proprietà potrebbe essere molto utile per i malati di cancro, tra gli altri, che spesso contraggono infezioni gravi difficili da trattare con gli attuali antibiotici”, afferma Morten Otto Alexander Sommer, professore presso DTU Biosustain, Co. -fondatore di SNIPR Biome e autore principale dell’articolo.
Il lavoro è stato svolto in collaborazione con JAFRAL (Slovenia), JMI Laboratories (USA) e Division of Infectuous Diseases presso Weill Cornell Medicine (USA).
Ingegneria dei fagi da colpire Escherichia coli
Il team, basato principalmente presso SNIPR Biome, ha esaminato una libreria di 162 fagi presenti in natura (virus che uccidono batteri specifici; vedi riquadro). Hanno scoperto che otto di questi fagi hanno mostrato risultati promettenti nel targeting Escherichia coli. Hanno quindi ingegnerizzato i fagi attraverso l’editing genetico per migliorare la loro capacità di mirare Escherichia coli.
Un cocktail di quattro di questi fagi, che hanno chiamato SNIPR001, ha preso di mira in modo molto efficace i batteri nei biofilm e ha ridotto il numero di Escherichia coli in un modo che ha superato quello dei fagi presenti in natura. Inoltre, hanno dimostrato che il cocktail di fagi era ben tollerato nell’intestino di topi e maialini, riducendo al tempo stesso la comparsa di E. coli. SNIPR001 è ora in fase di sviluppo clinico e ha ottenuto la designazione Fast-Track (revisione accelerata) dalla Food and Drug Administration statunitense.
SNIPR001 comprende quattro CAP complementari ed è un nuovo antibiotico di precisione che mira selettivamente E. coli per prevenire la batteriemia nei pazienti affetti da cancro ematologico a rischio di neutropenia (bassi livelli di globuli bianchi).
I malati di cancro del sangue sono i primi della fila
Il motivo per cui questo nuovo sviluppo è entusiasmante per i malati di cancro del sangue ha a che fare con gli effetti collaterali derivanti dal loro trattamento chemioterapico. Fa sì che il midollo osseo del paziente produca meno cellule del sangue e infiammazione dell’intestino. Quest’ultimo aumenta la permeabilità dell’intestino consentendo ai batteri dell’intestino di viaggiare nel flusso sanguigno. Questa combinazione di effetti collaterali lascia il paziente vulnerabile alle infezioni da batteri simili Escherichia coli. In tali casi, il
Oggi i pazienti a rischio (cioè con bassi livelli di globuli bianchi) ricevono trattamenti antibiotici prima della chemioterapia, ma in alcuni casi, Escherichia coli mostra una resistenza molto elevata agli antibiotici comunemente usati. Inoltre, gli stessi antibiotici hanno diversi effetti collaterali che in alcuni casi riducono l’effetto dei trattamenti contro il cancro.
“Abbiamo bisogno di una più ampia varietà di opzioni disponibili per trattare questi pazienti, preferibilmente quelle in cui possiamo mirare specificamente ai batteri responsabili per evitare effetti collaterali e che non si aggiungano al problema della resistenza agli antibiotici”, afferma Morten Otto Alexander Sommer.
Negli ultimi anni, i ricercatori hanno guardato indietro verso l’utilizzo dei fagi per trattare le infezioni a causa dell’aumento della resistenza agli antibiotici. Prima che gli antibiotici fossero ampiamente disponibili, i fagi erano ampiamente utilizzati e studiati nei paesi che allora facevano parte dell’Unione Sovietica. Tuttavia, ci sono pochi studi clinici e, secondo il documento, i risultati non sono stati convincenti.
“Attraverso tecnologie emergenti come CRISPR, l’uso dei fagi nel trattamento delle infezioni è diventato un percorso praticabile. Come mostrano i nostri risultati, esiste il potenziale per migliorare i fagi presenti in natura attraverso l’ingegneria genetica. Spero che questo approccio possa anche servire da modello per nuovi antimicrobici mirati a patogeni resistenti”, afferma Morten Otto Alexander Sommer.
CRISPR, fagi e terapia dei fagi
La tecnologia CRISPR è un modo per gli scienziati di modificare le sequenze di DNA nelle cellule. Si basa su un meccanismo di difesa che i batteri usano naturalmente per proteggersi. La tecnologia CRISPR utilizza una molecola chiamata Cas9, che funziona come un paio di forbici per tagliare il DNA in un punto specifico.
Dopo il taglio, il DNA può essere riparato o può essere aggiunto un nuovo pezzo. Gli scienziati possono utilizzare questo strumento per creare organismi geneticamente modificati, trovare nuovi modi per trattare le malattie genetiche e saperne di più su come funzionano i geni.
I fagi sono minuscoli virus che possono uccidere batteri specifici. Sono ovunque sulla Terra e aiutano a regolare le popolazioni batteriche e il ciclo dei nutrienti. Infettano e uccidono i batteri e, quando i batteri muoiono, rilasciano sostanze nutritive nell’ambiente.
Gli scienziati usano i fagi per trattare le infezioni batteriche, che si chiama terapia dei fagi. Identificano e isolano i fagi che possono uccidere uno specifico ceppo batterico e li usano per combattere le infezioni causate da quel ceppo.
La terapia fagica presenta alcuni vantaggi rispetto agli antibiotici, come colpire batteri specifici senza effetti collaterali e potenzialmente ridurre la resistenza agli antibiotici.
Sfondo: Una panoramica del processo di creazione di SNIPR001
- I fagi presenti in natura vengono sottoposti a screening contro un pannello di Escherichia coli tensioni.
- Fagi con ampia attività contro Escherichia coli sono ingegnerizzate in fibra di coda e/o armate con sistemi CRISPR-Cas contenenti sequenze specifiche per Escherichia colicreando CAP (Fagi armati di Cas).
- Questi CAP sono testati per la gamma di host, l’efficacia in vivo e le specifiche CMC.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
