Il parassita della toxoplasmosi, naturalmente capace di viaggiare dall'intestino umano al sistema nervoso centrale, è stato reso innocuo e ingegnerizzato per trasportare proteine terapeutiche nel cervello, superando la barriera ematoencefalica. Il risultato, che potrebbe aprire nuovi scenari per il trattamento delle malattie neurologiche, è pubblicato sulla rivista Nature Microbiology da un team internazionale che comprende anche un gruppo di ricercatori italiani, dell'Università Statale di Milano e di Human Technopole, coordinati da Giuseppe Testa.
Lo studio rappresenta un importante passo avanti verso l'impiego di proteine terapeutiche, la cui somministrazione alle cellule e ai tessuti bersaglio risulta complicata dalle loro grandi dimensioni, dalle interazioni con il sistema immunitario dell'ospite e dalla necessità di aggirare diverse barriere biologiche. Una delle più difficili da superare è la barriera ematoencefalica, un filtro sofisticatissimo che protegge il sistema nervoso centrale selezionando le sostanze che possono passare al suo interno dal circolo sanguigno.
Ricerche precedenti avevano dimostrato che il parassita Toxoplasma gondii può veicolare proteine nelle cellule dell'organismo ospite, ma non era chiaro se potesse essere modificato e sfruttato come vettore per trasportare diverse proteine terapeutiche di grandi dimensioni.
Per verificarlo, i ricercatori hanno messo a punto una strategia mirata a sfruttare i due organelli secretori del parassita: in particolare, hanno selezionato alcune proteine situate negli organelli e le hanno fuse insieme a proteine già note per la loro capacità di trattare alcune malattie neurologiche umane.
"Diverse proteine di fusione, tra cui GDNF, PARK2, TFEB, SMN1 e MeCP2, sono state trasportate con successo nelle cellule ospiti", dice Giuseppe Testa, docente di biologia molecolare alla Statale di Milano, responsabile della Neurogenomica presso lo Human Technopole e direttore del Laboratorio di epigenetica delle cellule staminali presso l'Istituto Europeo di Oncologia.
"In particolare MeCP2, una proteina implicata in un raro disordine del neurosviluppo noto come sindrome di Rett, oltre a essere trasportata con successo nei neuroni, è anche riuscita a legare il Dna bersaglio alterando l'espressione genica. Lo abbiamo verificato grazie ad analisi computazionali a risoluzione di singola cellula in organoidi cerebrali corticali differenziati da cellule staminali pluripotenti umane".
I ricercatori hanno dimostrato nei topi che il Toxoplasma gondii ingegnerizzato può veicolare la proteina MeCP2 in modo piuttosto mirato: al di fuori del sito bersaglio sono stati rilevati pochi parassiti e complessivamente l'uso di questo vettore non ha determinato una significativa infiammazione.
“Ora possiamo pensare a come ottimizzare ulteriormente l’efficienza del sistema e affrontare i potenziali problemi di sicurezza associati all’uso di un parassita come vettore", aggiunge Testa. "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, e in particolare dei disordini del neurosviluppo determinati da aploinsufficienza, ovvero un numero insufficiente di copie funzionanti di un gene".