Un batteriofago innocuo per l'uomo, ingegnerizzato in Italia, riesce ad attraversare la barriera che filtra oltre il 98% dei farmaci diretti al cervello. Il risultato arriva dai laboratori della Fondazione Pisana per la Scienza, dell'Istituto Italiano di Tecnologia di Genova e dell'Università di Bologna, e apre una via nuova per trattare malattie neurodegenerative e tumori cerebrali.
Il batteriofago M13 riprogrammato come corriere
Il team coordinato da Valentina Castagnola ha modificato il genoma del batteriofago M13, un virus che in natura infetta l'Escherichia coli senza toccare le cellule umane. Le versioni ingegnerizzate mantengono la struttura del capside intatta e riescono ad attraversare la barriera emato-encefalica raggiungendo bersagli neuronali specifici. Lo studio è pubblicato su Advanced Healthcare Materials e testato su un modello in vitro di monostrato endoteliale cerebrale murino, con misura della traslocazione nel comparto basolaterale.
L'approccio si chiama nanomedicina biomimetica: sfrutta sistemi assemblati dalla natura, già capaci di dialogare con le cellule umane, e li riprogramma per veicolare terapie. È una strategia diversa dalle nanoparticelle sintetiche, perché parte da un'entità biologica già ottimizzata dall'evoluzione e presente in quantità nell'organismo umano senza scatenare risposte immunitarie aggressive.
Perché conta: il 98% dei farmaci non arriva al cervello
La barriera emato-encefalica è il filtro che protegge il sistema nervoso centrale dalle sostanze presenti nel sangue. Il rovescio della medaglia è che quel filtro esclude il 100% delle grandi molecole terapeutiche e oltre il 98% dei farmaci a piccole molecole. È il motivo per cui buona parte dei composti sviluppati per Alzheimer, Parkinson o glioblastoma resta bloccata prima ancora di raggiungere il bersaglio neuronale.
La scala del problema in Italia è imponente. Secondo l'Osservatorio demenze dell'Istituto Superiore di Sanità i pazienti con demenza sono oltre un milione, di cui circa 600.000 con Alzheimer, con proiezione di raddoppio entro il 2050. A questi si aggiungono i tumori cerebrali: circa 5.730 nuovi casi stimati nel 2025, di cui poco meno di 1.500 glioblastomi. Per tutti loro un vettore biocompatibile che supera il filtro cerebrale può separare un farmaco che funziona in provetta da uno che finalmente arriva a destinazione.
Dai test in vitro alla clinica: cosa manca ancora
Il fago M13 offre due vantaggi che i vettori sintetici faticano a garantire: elevata capacità di carico all'interno del capsomero proteico e flessibilità genetica per esporre ligandi che riconoscono popolazioni neuronali specifiche. Nei test i ricercatori hanno coltivato un monostrato endoteliale su membrana Transwell e misurato la traslocazione dei fagi marcati a diversi intervalli di tempo, confermando che il virus attraversa il layer per via transcellulare mantenendo integrità e capacità di legame.
La distanza dalla clinica resta importante. La pubblicazione originale su PubMed Central indica come passi successivi l'ottimizzazione dell'ingegnerizzazione per aumentare l'efficienza di attraversamento e i test in modelli animali. Solo dopo la sperimentazione preclinica in vivo si potrà iniziare a caricare i primi principi attivi sulla superficie del capside, con selezione dei bersagli prioritari fra oncologia cerebrale e neurodegenerazione.
Per il cervello come oggetto di ricerca il tema si intreccia con altri fronti attivi. Uno studio recente sul cervello in menopausa ricorda che le grandi transizioni ormonali comportano riorganizzazione e non perdita cognitiva, mentre una ricerca sul cervello del neonato mostra quanto la plasticità dipenda da stimoli specifici. Sono i sistemi complessi su cui i vettori biologici andranno un giorno a intervenire.
Se la traslocazione confermata in vitro reggerà i test in vivo, la disponibilità di terapie efficaci per Alzheimer, Parkinson e tumori cerebrali potrebbe cambiare nel giro di pochi anni. Il vettore sarebbe un virus che l'organismo umano ospita da sempre in grandi quantità, e questo è il punto di partenza che rende la nanomedicina biomimetica diversa dalle strategie sintetiche degli ultimi vent'anni.