Il trasferimento delle proteine ad azione terapeutica alle cellule e ai tessuti bersaglio è reso spesso complesso dalle loro grandi dimensioni, dalle possibili interazioni con il sistema immunitario ospite e dalla necessità di aggirare diverse barriere, tra cui ad esempio la barriera ematoencefalica.
Il Toxoplasma gondii, un parassita che dall’intestino umano è in grado si spostarsi al sistema nervoso centrale, attraversando la barriera emato-encefalica ed entrando nelle cellule neuronali, è stato al centro di uno studio da parte di ricercatori dell’Università degli Studi di Milano e di Human Technopole. Obiettivo del lavoro, i cui risultati sono stati pubblicati su Nature Microbiology, è la messa a punto di un potenziale strumento trasformativo per il trattamento dei disturbi cerebrali. Una volta ingenierizzato, infatti, il parassita, potrebbe attraversare la barriera emato-encefalica ed entrare nelle cellule neuronali veicolando le proteine terapeutiche.
Il ruolo degli organelli secretori
La strategia di ingegnerizzazione sviluppata dai ricercatori milanesi sfrutta due organelli secretori (strutture specializzate che svolgono specifiche funzioni all’interno di una cellula) del Toxoplasma gondii. I risultati ottenuti hanno permesso di dimostrare che le proteine terapeutiche (tra cui proteine di fusione quali GDNF, PARK2, TFEB, SMN1 e MeCP2) potevano essere trasferite a neuroni di topo e a neuroni umani. Gli esperimenti di laboratorio sono stati affiancati da analisi computazionali a risoluzione di singola cellula in organoidi cerebrali infettati dal parassita ingegnerizzato.
Il gruppo di ricerca è stato coordinato da Giuseppe Testa, docente di Biologia Molecolare presso il Dipartimento di Oncologia ed Emato-Oncologia della Statale di Milano, Head of Neurogenomics presso Human Technopole e Direttore del Laboratorio di Epigenetica delle Cellule Staminali presso IEO- Istituto Europeo di Oncologia.
“In particolare, MeCP2, una proteina implicata nella sindrome di Rett, un disordine del neurosviluppo, è stata trasportata con successo nei neuroni, e ha mostrato un’associazione funzionale con la cromatina, il complesso ecosistema di DNA, RNA, proteine e metaboliti nel nucleo delle cellule in cui si svolge l’espressione dei nostri geni. Lo studio ha dimostrato la somministrazione di MeCP2 agli organoidi cerebrali corticali differenziati da cellule staminali pluripotenti umane” ha spiegato Testa.
La prossima fase dello studio prevede di ottimizzare ulteriormente l’efficienza del sistema e affrontare i potenziali problemi di sicurezza associati all’utilizzo di un parassita come vettore. “Siamo molto felici che una collaborazione internazionale così proficua fornisca un promettente nuovo approccio per il rilascio di proteine al sistema nervoso centrale mediante Toxoplasma gondii, offrendo una potenziale soluzione alle sfide poste dal trattamento delle malattie neuropsichiatriche, specialmente quelle dell’età evolutiva”, ha sottolineato Giuseppe Testa.
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