Combattere i tumori con batteri magnetici

Gli scienziati di tutto il mondo stanno studiando come i farmaci antitumorali possano raggiungere nel modo più efficiente i tumori dove dovrebbero fare effetto. Una possibilità è quella di utilizzare batteri modificati come traghetti che trasportano i farmaci attraverso il flusso sanguigno fino ai tumori. I ricercatori dell'ETH di Zurigo sono ora riusciti a controllare alcuni batteri in modo che possano penetrare efficacemente la parete dei vasi sanguigni ed entrare nel tessuto tumorale.

I ricercatori guidati da Simone Schürle, professoressa di sistemi biomedici reattivi, hanno utilizzato come batteri modello dei batteri che sono naturalmente magnetici perché contengono particelle di ossido di ferro. Questi batteri del genere Magnetospirillo reagiscono ai campi magnetici e possono essere controllati dall'esterno del corpo con dei magneti. articoli precedenti su l'ETH News.

Sfruttare i vuoti temporanei

Schürle e il suo team hanno ora dimostrato in coltura cellulare e nei topi che un campo magnetico rotante diretto verso il tumore è particolarmente adatto a far penetrare i batteri nella parete del vaso sanguigno vicino al tumore. Sulla parete del vaso, il campo magnetico rotante spinge i batteri a un movimento rotatorio in avanti.

Per comprendere meglio la penetrazione della parete vascolare, è necessario un esame dettagliato: la parete vascolare è la barriera tra il flusso sanguigno e il tessuto tumorale, attraversata da molti vasi sanguigni sottili. ? costituita da uno strato di cellule. Alcune molecole provenienti dal flusso sanguigno possono scivolare attraverso gli spazi stretti tra le cellule e quindi attraversare la parete vascolare. La dimensione dello spazio intercellulare è regolata dalle cellule della parete vascolare. Temporaneamente, le cellule possono anche aprire lo spazio intercellulare così tanto da permettere ad altre cellule (e quindi anche ai batteri) di attraversare la parete vascolare.

Potente propulsione e alta probabilità

Ci sono tre ragioni per cui i batteri sono spinti da un campo magnetico rotante, come i ricercatori dell'ETH sono riusciti a dimostrare con esperimenti e simulazioni al computer. In primo luogo, questo tipo di propulsione è particolarmente forte, in modo che i batteri riescano a infilarsi particolarmente bene negli spazi stretti tra le cellule. La propulsione tramite un campo magnetico rotante è dieci volte più forte di quella tramite un campo magnetico statico, che determina solo la direzione e in cui i batteri devono muoversi con le proprie forze.

In secondo luogo, i batteri guidati dal campo rotante sono costantemente in movimento e danzano lungo la parete del vaso sanguigno. Di conseguenza, la probabilità che incontrino uno spazio che si apre brevemente tra le cellule della parete del vaso è più alta rispetto agli altri tipi di propulsione, in cui i batteri si muovono in modo meno dinamico. In terzo luogo, a differenza di altri metodi, i batteri non devono essere seguiti tramite immagini. Una volta che il campo magnetico è allineato con il tumore, i batteri che passano vengono catturati dal campo magnetico.

Cargo arricchito nel tessuto tumorale

"Sfruttiamo anche il movimento naturale e autonomo dei batteri", spiega l'ETH Schürle. "Una volta che i batteri hanno attraversato la parete del vaso sanguigno e si trovano all'interno del tumore, possono penetrare autonomamente in profondità". Gli scienziati hanno quindi utilizzato il campo magnetico esterno solo per un'ora per consentire ai batteri di superare efficacemente la parete del vaso e raggiungere il tumore.

In futuro, questi batteri potrebbero essere caricati con farmaci antitumorali. Nell'ambito dei loro studi sulle colture cellulari, i ricercatori dell'ETH hanno simulato questa possibilità utilizzando dei liposomi (nanobolle fatte di sostanze simili al grasso), che hanno allegato ai batteri. Questi liposomi sono stati riempiti con un colorante fluorescente. In questo modo, gli scienziati hanno potuto dimostrare nella piastra di Petri che i batteri hanno effettivamente trasportato il loro carico all'interno del tessuto canceroso, dove si è accumulato. In una futura applicazione medica, al posto del colorante verrebbe utilizzato un farmaco.

Terapia batterica del cancro

L'approccio seguito in questo caso, che consiste nell'utilizzare i batteri come traghettatori di sostanze attive, è solo una delle due possibilità di impiego dei batteri nella medicina oncologica. Nella scienza, un altro approccio che ha più di cento anni sta attualmente vivendo un revival: i batteri di alcune specie possono danneggiare i tumori. ? possibile che siano coinvolti diversi meccanismi d'azione. In ogni caso, è noto che i batteri stimolano alcune cellule del sistema immunitario, che poi agiscono contro il tumore.