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Le aziende scommettono sui batteri di design come nuovo modo per curare le malattie
L'anno prossimo, i volontari negli Stati Uniti potrebbero iniziare a deglutire capsule imbottite di materiale geneticamente modificato E. coli .
Le pillole sperimentali, ideate da Synlogic , una startup di biologia sintetica di Cambridge, Massachusetts, contiene batteri progettati per curare una rara malattia metabolica riconoscendo quando raggiungono lo stomaco di una persona e quindi assorbendo grandi quantità di ammoniaca.
Il trattamento, previsto per il suo primo test clinico nel 2017, è un primo esempio di ciò che i fondatori dell'azienda chiamano biotici sintetici, o batteri intestinali dotati di programmi genetici che consentono loro di percepire qualcosa che sta succedendo nel corpo e quindi intraprendere un'azione, come somministrare un farmaco o rilasciare una sostanza chimica colorata utile in un test diagnostico.
L'idea di ingoiare batteri geneticamente modificati potrebbe sembrare strana. Ma i germi appositamente costruiti potrebbero essere un nuovo modo per assumere funzioni fisiologiche che il corpo stesso delle persone non può svolgere se sono malate e un sostituto di pillole o iniezioni.
Modificare i batteri in farmaci
Ernest Pharmaceuticals, Amherst, Massachusetts
Salmonella ingegnerizzata per curare il cancro
GenCirq, San Diego
Batteri che uccidono il cancro
Synlogic, Cambridge, Massachusetts
E. coli pillole per varie malattie
Trayer Biotherapy, Rockville, Maryland
Batteri dello yogurt per il trattamento della fenilchetonuria
ActoGenix/Intrexon, Gand, Belgio
Test di pillole di batteri GM in Europa
I batteri intelligenti potrebbero essere il primo uso medico di una forma di biologia sintetica resa popolare dal cofondatore di Synlogic e professore del MIT James Collins a partire dal 2000. Quell'anno, Collins, prendendo spunto dall'elettronica, costruì quello che è essenzialmente un interruttore a levetta in E. coli —un circuito che coinvolge due geni che potrebbero ribaltarsi tra gli stati. È stata una bella dimostrazione e, subito dopo, gli scienziati di Princeton hanno annunciato di aver creato un batterio fluorescente in grado di accendersi e spegnersi.
L'idea era di programmare le celle per svolgere tutti i tipi di funzioni nuove e utili. Si è rivelato irresistibile: ci sono stati innumerevoli gruppi di esperti, a TED Talk , e un concorso studentesco internazionale .
Ma il piano di Synlogic per una pillola geneticamente modificata è una delle prime applicazioni mediche concrete di tali idee. Implica l'eliminazione e l'aggiunta di diversi geni a un ceppo innocuo di E. coli , il batterio intestinale, in modo che sviluppi un appetito inestinguibile per l'ammoniaca, formata dall'azoto che otteniamo mangiando proteine.
Normalmente, l'azoto extra viene trasformato in urea e lo eliminiamo semplicemente. Ma alcune persone non riescono a elaborarlo abbastanza velocemente. Finiscono invece con livelli di ammoniaca che possono essere abbastanza tossici da uccidere i neonati e nei bambini e negli adulti possono causare delirio e comportamenti arrabbiati. di Synlogic E. coli prenderebbe l'ammoniaca e la trasformerebbe in arginina, un amminoacido innocuo.
Una persona probabilmente ingerirebbe una capsula una volta al giorno contenente circa 100 miliardi di batteri, afferma J.C. Gutierrez, CEO dell'azienda. La società ha finora raccolto 70 milioni di dollari, compresi quelli di Atlas Venture, la società di investimento che ha anche riunito il team fondatore della startup.
Non sono solo le malattie rare a essere prese di mira con batteri riprogettati. Startup come Ernest farmaceutici , recentemente formato dal professore dell'Università del Massachusetts Neil Forbes, ha in programma di combattere il cancro usando la salmonella, un batterio noto soprattutto per causare intossicazioni alimentari che ha anche l'abitudine di riunirsi nei tumori.
Forbes pensa che i germi possano essere programmati per riconoscere che sono in un tumore e rilasciare farmaci antitumorali troppo tossici per essere somministrati come iniezione.
In precedenza, una società europea, ActoGenix, ha testato pillole contenenti batteri geneticamente modificati, ma nessuna pillola di germi GM è ancora stata messa in vendita e l'idea rimane abbastanza nuova da non essere d'accordo su come chiamare tali medicinali. La Food and Drug Administration statunitense li ha designati come prodotti bioterapeutici viventi.
Attualmente, da otto a 10 insetti GM sono in attesa del via libera dalla FDA per i primi test negli Stati Uniti, stima Yamil Hernandez, cofondatore di Trayer Biotherapeutics, una startup nel Maryland che intende progettare un batterio dello yogurt, il lactobacillus, da consumare fenilalanina, un ingrediente di latte, noci e Coca-Cola Zero e altre bibite dietetiche che alcune persone non riescono a digerire. Hernandez dice che un germe progettato per metabolizzarlo potrebbe essere spruzzato come polvere sul cibo.
È come un ippopotamo affamato e affamato, solo con una forte preferenza per la fenilalanina, dice.
L'uso dei batteri come trattamento non è una novità in medicina. Il vaccino contro la tubercolosi è fatto con germi indeboliti. E il mercato dei probiotici negli Stati Uniti - quelle pillole e yogurt nei negozi di alimenti naturali che contengono batteri intestinali sani - vale 3,5 miliardi di dollari.
Ma nessuno è abbastanza sicuro di come regolamentare una pillola GM il cui contenuto è vivo e rischia di finire nelle tazze del gabinetto. Gutierrez afferma che in alcuni casi, a seconda di come viene modificato il germe, l'Agenzia per la protezione ambientale degli Stati Uniti potrebbe dover firmare oltre alla FDA.
Un rischio è che i batteri possano scambiarsi il DNA, il che significa che le alterazioni genetiche delle aziende potrebbero finire in un organismo completamente diverso. In pratica, gli scienziati affermano che gli organismi con genomi ingegnerizzati hanno poche possibilità contro i loro fratelli batteri selvatici. I germi di solito muoiono e il loro carico genetico si estingue.
Synlogic afferma che i suoi germi hanno alcune caratteristiche aggiuntive programmate nel genoma che li rendono più sicuri. Gutierrez afferma che il programma di consumo di ammoniaca si attiverà solo in un ambiente a basso contenuto di ossigeno come l'intestino umano. Dipende anche da un nutriente, la timidina, che non si trova ad alti livelli nel tratto digestivo. Dice che per questo motivo i germi si divideranno solo una volta prima di morire.