Una farmacia “vivente”, che utilizza cellule ingegnerizzate per produrre i medicinali direttamente all’interno del corpo umano: la nuova tecnologia prevede il ricorso a un dispositivo impiantabile ed è stata sviluppata dai ricercatori della Northwestern University, Rice University e Carnegie Mellon University (US). I risultati degli studi in vivo sugli animali sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Device.
Le caratteristiche principali del sistema HOBIT
Il sistema HOBIT (hybrid oxygenation bioelectronics system for implanted therapy) integra al suo interno cellule ingegnerizzate per produrre in modo simultaneo tre diversi medicinali biologici con un sistema bioelettronico che produce ossigeno. Le tre sostanze attive oggetto dello studio in vivo sono un anticorpo anti-HIV, un peptide GLP-1 simile per il trattamento del diabete e l’ormone leptina, che regola appetito e metabolismo.
Il dispositivo è stato progettato in modo da proteggere le cellule in esso contenute dall’azione del sistema immunitario dell’organismo ospite e per fornire l’ossigeno e gli altri nutrienti necessari a mantenerle in vita per alcune settimane, nel corso delle quali continuano a produrre le sostanze attive. Obiettivo dei ricercatori americani è di giungere a sviluppare un sistema che offra la possibilità di trattamento di patologie croniche mediante una terapia di lunga durata, superando i problemi legati alla necessità di somministrazioni ripetute.
Una delle principali difficoltà che il progetto ha dovuto affrontare riguarda la competizione per l’ossigeno tra le cellule dell’organismo e quelle ingegnerizzate, che ha portato a ideare il sistema HOBIT, in grado di generare l’ossigeno mediante rottura di molecole d’acqua direttamente dove le cellule ne hanno bisogno. In questo modo è possibile aumentare la sopravvivenza delle cellule terapeutiche impiantate, come già pubblicato nel 2023 su Nature Communications.
Il sistema HOBIT contiene tre componenti principali: una camera che contiene le cellule ingegnerizzate, un generatore di ossigeno in miniatura e l’elettronica (batteria compresa) necessaria a regolare la produzione di ossigeno e a garantire le comunicazioni wireless con l’esterno. Questa architettura ha permesso ai ricercatori americani di ottenere una densità di cellule all’interno del dispositivo sei volte maggiore rispetto agli approcci di incapsulazione tradizionali non ossigenati.
Il livello delle sostanze prodotte dai dispositivi impiantati è stato monitorato nel sangue dei ratti per trenta giorni. Il futuro della ricerca prevede di testare il sistema HOBIT in modelli animali di dimensioni maggiori e per specifiche applicazioni terapeutiche, incluso l’uso di cellule pancreatiche trapiantate.
credit photo: Jared Jones/Rice University
