Batteri “ingegnerizzati” in grado di rilevare la presenza di Dna tumorale in un organismo vivente. E il risultato raggiunto da un team di ricercatori dell’Università della California di San Diego (UCSD) insieme a colleghi australiani, il cui studio è stato pubblicato sulla rivista Science, segnando un passo avanti importante nell’ambito dei biosensori avanzati.
Batteri come questi, in precedenza, erano stati progettati per svolgere varie funzioni diagnostiche e terapeutiche, ma non avevano la capacità di identificare specifiche sequenze di Dna e mutazioni al di fuori delle cellule. Il nuovo progetto – battezzato “Catch” – nasce per fare proprio questo, individuare varie infezioni, tumori e altre malattie.
Il team scientifico, guidato dal professor Jeff Hasty dell’UC San Diego, ha dedicato quattro anni di sforzi per creare questa innovativa tecnologia. “Inizialmente, non eravamo certi che fosse possibile utilizzare i batteri come sensori per il DNA dei mammiferi,” ha dichiarato Hasty. Il concetto alla base di CATCH si basa sulla competenza naturale dei batteri di assorbire il DNA dall’ambiente circostante. Questi batteri sono stati appositamente progettati utilizzando la tecnologia CRISPR per identificare sequenze di DNA circolanti nel genoma e confrontarle con sequenze di DNA predefinite associate a specifiche patologie. In particolare, il team si è concentrato sulla rilevazione del DNA tumorale, che viene rilasciato nell’ambiente circostante dai tumori stessi.
La tecnica CATCH è stata testata con successo nei topi, dimostrando la capacità dei batteri modificati di identificare il DNA tumorale. “Abbiamo programmato i batteri con un sistema CRISPR in grado di discriminare le copie mutate del gene KRAS dalle copie normali“, ha spiegato uno dei coautori dello studio, il dottor Dan Worthley. I batteri così modificati sono sopravvissuti solo se avevano assorbito sequenze mutate di DNA, diventando in pratica dei biosensori attivi in grado di individuare la malattia.
Questa ricerca poggia su concetti di trasferimento orizzontale dei geni, un meccanismo utilizzato dagli organismi per scambiare materiale genetico. I ricercatori sono riusciti ad applicare questo concetto dai tumori dei mammiferi ai batteri, aprendo le porte a nuove frontiere nella diagnostica e nel trattamento medico. Siddhartha Mukherjee, professore associato presso l’Università di Columbia, ha commentato: “Le malattie saranno trattate e prevenute dalle cellule, non dalle pillole. Un batterio vivente che può rilevare il DNA nell’intestino rappresenta un’opportunità unica per individuare e combattere tumori gastrointestinali e altre forme di cancro.”
I ricercatori ritengono che in futuro le malattie saranno curate dalle cellule piuttosto che dai farmaci. Lo step successivo prevede che la strategia dei biosensori batterici venga adattata con nuovi circuiti e diversi tipi di batteri per rilevare e trattare tumori e infezioni umane. “C’è un futuro in cui nessuno dovrà morire di cancro del colon-retto. Ci auguriamo che questo lavoro sia utile ai bioingegneri, agli scienziati e, in futuro, ai medici, nel perseguire questo obiettivo”, ha dichiarato il ricercatore Dan Worthley, del South Australian Health & Medical Research Institute e co-autore dello studio.
