Curare le malattie intestinali con un mix di batteri di laboratorio
Quando l'ecosistema intestinale è completamente sbilanciato, spesso l'unica soluzione è un trapianto di feci. Poiché tale procedura è rischiosa, i ricercatori dell'ETH Pharmabiome stanno sviluppando un'alternativa sicura.
Nel nostro intestino vivono circa 500 tipi diversi di batteri. Aiutano a digerire il cibo scomponendo grandi molecole come le fibre alimentari in molecole più piccole, che entrano nel flusso sanguigno e servono all'organismo come fonte di nutrienti ed energia. Insieme, i microrganismi formano un ecosistema complesso e finemente equilibrato, in cui ogni specie batterica svolge un compito specifico.
I ricercatori dell'ETH Pharmabiome si sono posti l'obiettivo di ricreare un "quadro di base" di questo ecosistema con una miscela standardizzata di poco meno di una dozzina di specie batteriche. Il mix potrebbe un giorno aiutare le persone il cui ecosistema intestinale è fuori controllo.
Trapianto con rischi
Questo è il caso, ad esempio, di un'infezione con Clostridium difficile il caso. Si tratta di un tipo di baceteria che produce una tossina e quindi danneggia la parete intestinale. I pazienti soffrono di diarrea e perdita di peso e, in casi estremi, possono morire per emorragia interna. Gli antibiotici alleviano i sintomi, ma non sempre riescono a debellare completamente l'agente patogeno. Una riacutizzazione della malattia è una conseguenza frequente e spesso solo un trapianto fecale può essere d'aiuto: ai pazienti vengono somministrate le feci sane di un volontario, di solito un parente, nella speranza che da questa "coltura starter" si formi nuovamente una flora intestinale intatta (un microbioma intatto), in grado di tenere sotto controllo l'agente patogeno.
"Tuttavia, questi trapianti fecali vengono effettuati solo con cautela perché sono rischiosi", afferma Tomas de Wouters, microbiologo e CEO di Pharmabiome. Il problema principale è che nessuno può prevedere come la flora intestinale di un donatore si svilupperà nell'intestino del ricevente. "Anche nei donatori sani, nell'intestino non ci sono solo batteri benefici, ma anche potenziali patogeni", spiega de Wouters. "Mentre in un ecosistema intestinale sano i batteri potenzialmente dannosi sono tenuti sotto controllo, in un intestino danneggiato possono sfuggire di mano. Questo avrebbe gravi conseguenze".
Coltura senza ossigeno
De Wouters e i suoi colleghi di Pharmabiome vogliono quindi creare un prodotto standardizzato e controllato - e quindi sicuro - che possa essere somministrato ai pazienti senza rischi. Tuttavia, questo è più facile a dirsi che a farsi, poiché la flora intestinale è difficile da propagare nel suo complesso in laboratorio. Isolare e ricercare le singole specie batteriche è difficile, soprattutto perché la stragrande maggioranza dei batteri intestinali si è adattata alla vita senza ossigeno e non sopravvive nell'aria. "Nel nostro laboratorio lavoriamo in una camera priva di ossigeno", spiega de Wouters. "Questo richiede molto tempo, il che spiega anche perché i microbiologi hanno isolato e studiato finora solo una frazione di tutte le specie batteriche intestinali".
L'approccio Pharmabiome: Gli scienziati hanno cercato le specie chiave che "tengono insieme" il complesso ecosistema intestinale. Hanno isolato i batteri da campioni di feci di volontari sani e hanno studiato le condizioni in cui possono essere coltivati e quali compiti biochimici svolgono i batteri. Sono riusciti anche a coltivare specie che in precedenza non potevano essere coltivate.
Inoltre, i ricercatori hanno creato una miscela di quasi una dozzina di specie che coprono i compiti di base dell'ecosistema intestinale, una sorta di flora intestinale minima. E hanno sviluppato un metodo per propagarla in grandi quantità in modo semplice ed economico. Gli scienziati hanno brevettato questa flora intestinale minima.
La sperimentazione clinica come obiettivo
Gli scienziati stanno attualmente testando i batteri coltivati in laboratorio. I test sui topi con flora intestinale disturbata hanno dimostrato che la miscela ha ripristinato l'equilibrio meglio di un trapianto fecale. "Ora vogliamo testare la sicurezza e la tollerabilità della nostra miscela nei pazienti il più rapidamente possibile. Attualmente siamo alla ricerca di un'azienda partner che voglia condurre con noi questi studi clinici", afferma de Wouters.
Le possibili aree di applicazione della flora intestinale artificiale dei laboratori Pharmabiome non sono limitate a Clostridium difficile-infezioni, come sottolinea de Wouters. Anche le malattie infiammatorie croniche dell'intestino, come il morbo di Crohn e la colite ulcerosa, e il cancro dell'intestino possono essere trattati ripristinando l'equilibrio di un ecosistema intestinale squilibrato. Sono ipotizzabili anche applicazioni per le malattie metaboliche croniche come l'obesità, il fegato grasso e il diabete. Esistono studi che dimostrano l'influenza della flora intestinale su queste malattie.
Il giovane spin-off si avvale delle competenze dei biotecnologi dell'ETH, che hanno sviluppato metodi per la coltivazione di una flora intestinale complessa, e degli specialisti gastrointestinali dell'Ospedale universitario di Zurigo per lo sviluppo del prodotto e l'identificazione delle applicazioni. "Abbiamo un contatto molto stretto con il Dipartimento di Gastroenterologia. Il direttore della clinica è un cofondatore della nostra azienda", afferma de Wouters. "Il nostro sviluppo è quindi vicino ai pazienti".