La terapia dei fagi è un’alternativa promettente agli antibiotici perché attacca i patogeni specifici, non danneggia il normale contingente di batteri del corpo e non contribuisce alla resistenza multi-farmaco. Tuttavia, i batteriofagi terapeutici possono essere difficili da purificare e stimolanti da consegnare al sito di un’infezione, specialmente quando quella posizione è i polmoni. Un nuovo sistema di rilascio per i batteriofagi (virus che attaccano selettivamente i batteri dannosi) potrebbe aiutare a dare ai medici un nuovo modo per combattere le infezioni polmonari che minacciano i pazienti più anziani e le persone con fibrosi cistica. Un gruppo di ricerca guidato dal Georgia Institute of Technology ha dimostrato una nuova tecnica di consegna che utilizza microparticelle porose e asciutte ricoperte di fagi. Nella sperimentazione animale, le particelle di polimero rivestite di phage hanno trattato con successo la polmonite nei topi infetti e hanno ridotto drasticamente i livelli batterici in un modello animale di fibrosi cistica. La tecnica potrebbe un giorno consentire la consegna del fago secco utilizzando un dispositivo simile a un comune inalatore per l’asma. Riferita la scorsa settimana sulla rivista Nature Biomedical Engineering, la ricerca è stata sostenuta dal National Institutes of Health e dal Children’s Healthcare di Atlanta Pediatric Technology Center.
La terapia dei fagi ha generato maggiore interesse poiché le preoccupazioni sull’uso degli antibiotici sono aumentate. Specifici batteriofagi possono colpire batteri come Pseudomonas aeruginosa – che causa alcune forme di polmonite ed è il principale batterio patogeno nella fibrosi cistica – senza influenzare altri batteri. L’attività dei fagi si propaga oltre le particelle rivestite, ma è limitata dalla popolazione ospite, quindi una volta eliminati i batteri bersaglio, il fago scompare. I ricercatori hanno precedentemente utilizzato un nebulizzatore per somministrare miscele di fagi umidi ai polmoni, ma tale approccio è inefficiente e scomodo per i pazienti. In alternativa, il team ha sviluppato un portatore di microparticelle realizzato con lo stesso materiale polimerico utilizzato per la dissoluzione delle suture. Hanno reso le particelle porose abbastanza grandi da evitare un rapido allontanamento dal corpo, ma abbastanza leggere da essere trasportate in profondità nei polmoni. Il fago viene incubato sulle particelle, quindi asciugato. Quando gli scienziati hanno immobilizzato il fago sulle particelle, hanno potuto mantenere una buona attività fino a due settimane a temperatura ambiente. Le particelle possono essere immagazzinate e quando le consegniamo ai topi, ottenere una buona distribuzione attraverso i polmoni. Ritengono che le particelle contribuiscano a stabilizzare il fago e a migliorare la distribuzione nei polmoni.
Quando introdotto nei polmoni degli animali come una boccata di polvere secca, il fago inizia ad attaccare i batteri. Per i topi infetti da polmonite, il fago trasportato sulle particelle ha eliminato l’infezione – mentre i topi non trattati sono morti. Una significativa riduzione delle popolazioni batteriche è stata osservata nei topi transgenici i cui polmoni hanno simulato condizioni tipiche della fibrosi cistica. Questa malattia genetica colpisce molti sistemi di organi, ma l’impatto più importante sulla salute umana è rappresentato dalle infezioni croniche dei polmoni. La polmonite batterica resistente a molteplici farmaci è una sfida che dobbiamo affrontare frequentemente con la fibrosi cistica. Il trattamento con antibiotici spesso crea spazio per altri batteri opportunisti. La terapia dei fagi potrebbe integrare le terapie esistenti senza peggiorare la resistenza agli antibiotici. La tecnica sviluppata e testata attraverso questa importante collaborazione potrebbe affrontare una delle principali sfide che abbiamo con la terapia dei fagi, che è la consegna. “Le microparticelle rivestite con fago erano più efficaci per la pulizia dei batteri rispetto alle particelle di fago essiccate da soli. Il materiale polimerico è biodegradabile e fu liberato dagli animali in pochi giorni. La tecnica ha avuto successo nell’attaccare diversi ceppi di batteri all’interno dei biofilm, e i ricercatori non hanno visto prove che i batteri stessero sviluppando resistenza.
Sebbene non si creda che il fago attacchi le cellule dei mammiferi, può creare una risposta del sistema immunitario e produrre tossine che possono essere dannose. Inoltre, sono coltivati in colture contenenti i batteri che attaccano, quindi separarli con i livelli di purezza richiesti è un’altra sfida. Tra i prossimi passi, testare la tecnica in animali più grandi e contro le miscele di batteri, che spesso infettano gli esseri umani.
- a cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.
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