"Trojan Microbe": i batteri nascondono il virus oncolitico al sistema immunitario e lo lanciano direttamente nei tumori

I virus oncolitici possono uccidere le cellule tumorali, ma spesso sono impotenti contro... la nostra immunità: gli anticorpi neutralizzanti intercettano i virus nel sangue, impedendo loro di raggiungere il tumore. Un team della Columbia Engineering ha proposto una soluzione ingegnosa: nascondere il virus all'interno di un batterio che individua e popola autonomamente il tumore. Su Nature Biomedical Engineering, hanno presentato la piattaforma CAPPSID - "Coordinated Activity of Prokaryote and Picornavirus for Safe Intracellular Delivery". Il batterio Salmonella typhimurium produce l'RNA del virus oncolitico Senecavirus A (SVA) e lo rilascia all'interno della cellula tumorale, da dove il virus decolla e si diffonde, rimanendo invisibile agli anticorpi circolanti. Nei topi immunocompetenti, questo "intoppo" ha soppresso la crescita del tumore e ha funzionato anche in presenza di un'immunità antivirale preesistente.

Contesto dello studio

I virus oncolitici sono stati a lungo considerati "farmaci autoreplicanti": selezionano le cellule tumorali, si replicano al loro interno e innescano una risposta immunitaria contro il tumore. Ma l'approccio presenta una barriera sistemica persistente: la somministrazione. Quando somministrati per via endovenosa, i virus vengono rapidamente intercettati dagli anticorpi neutralizzanti e da elementi del sistema immunitario innato, alcune particelle "si attaccano" al fegato e alla milza e solo una piccola parte raggiunge un tumore denso e scarsamente perfuso. Pertanto, molti protocolli clinici sono costretti a limitarsi alle iniezioni intratumorali, il che riduce la gamma di indicazioni e rende difficile il trattamento di focolai multipli.

Parallelamente ai virus, si è sviluppata un'altra branca degli agenti antitumorali "vivi": i batteri ingegnerizzati. Ceppi indeboliti di Salmonella, Escherichia coli, Listeria, ecc. dimostrano tumorotropismo: popolano facilmente le zone tumorali ipossiche e possono fungere da vettori per la somministrazione locale di citotossine, citochine o cassette genetiche. Tuttavia, la terapia batterica agisce localmente ed è limitata dalla scala di colonizzazione: è difficile raggiungere le cellule al di fuori dei "nidi batterici" e la sicurezza e la controllabilità sono sempre sotto stretto controllo degli enti regolatori.

In questo contesto, l'idea di combinare i punti di forza di entrambi i mondi sembra logica. In precedenza, si è tentato di "proteggere" i virus con polimeri, nasconderli in cellule portatrici (ad esempio, cellule staminali mesenchimali), utilizzare esosomi: tutti questi approcci aggirano parzialmente gli anticorpi, ma complicano la produzione e il controllo. I batteri sono in grado di individuare autonomamente un tumore e trasportare il "carico" in profondità nel tessuto; se vengono addestrati a lanciare il virus direttamente all'interno della cellula tumorale, è possibile aggirare l'"ombrello anti-aria" immunitario sistemico e contemporaneamente espandere l'area interessata oltre la colonia grazie all'ulteriore diffusione virale.

La chiave della traduzione è il controllo della sicurezza. Un virus oncolitico nudo in un batterio potrebbe teoricamente "impazzire". Ecco perché le piattaforme moderne costruiscono fusibili multilivello: l'RNA virale viene sintetizzato e rilasciato solo nella cellula tumorale, e l'assemblaggio completo dei virioni è reso dipendente dalla "chiave" – una proteasi specifica o un altro fattore fornito solo dal batterio. Di conseguenza, il virus rimane un "passeggero cieco" finché non raggiunge il bersaglio; il sistema immunitario non lo vede nel flusso sanguigno; viene lanciato in modo mirato e la probabilità di dispersione incontrollata è ridotta. Questa è la strategia sviluppata dal nuovo lavoro, dimostrando che un "batterio corriere" può trasportare in modo affidabile un picornovirus oncolitico a un tumore e attivarlo dove è realmente necessario.

Come funziona

• Individuazione dei batteri. L'ingegnerizzazione di S. typhimurium raggiunge naturalmente il tumore ed è in grado di penetrare nelle cellule tumorali. Al suo interno, trascrive l'RNA virale (incluso il genoma completo di SVA) utilizzando promotori specifici.
• "Trigger" autolitico. Il batterio è programmato per lisarsi nel citoplasma della cellula tumorale e rilascia contemporaneamente RNA virale e un enzima ausiliario. Il virus inizia un ciclo replicativo e infetta le cellule vicine.
• Controllo di sicurezza. Il virus è ulteriormente modificato: per assemblare virioni maturi, necessita di una proteasi "chiave" (ad esempio, la proteasi TEV), fornita esclusivamente dal batterio. Questo limita la diffusione incontrollata.
• "Scudo" dagli anticorpi. Mentre l'RNA virale è "impacchettato" nei batteri, gli anticorpi neutralizzanti presenti nel sangue non lo vedono, facilitandone la diffusione nel tumore.

Cosa hanno mostrato gli esperimenti

• In coltura: il CAPPSID ha innescato un'infezione completa da SVA e la diffusione del virus tra le cellule non infette dal batterio (anche sulle linee di cancro polmonare neuroendocrino H446).
• Nei topi, la somministrazione intratumorale ed endovenosa di CAPPSID ha inibito la crescita del tumore e consentito una robusta replicazione virale; in alcuni modelli, i tumori SCLC sottocutanei sono stati completamente eradicati.
• Immunità immunitaria “al rumore”: il sistema ha funzionato anche in presenza di anticorpi neutralizzanti contro l’SVA: i batteri hanno consegnato il genoma al tumore e il virus è stato lanciato “dietro la linea di difesa”.
• Controllo della diffusione: la dipendenza condizionata del virus da una proteasi batterica gli ha consentito di limitare il numero di cicli di infezione al di fuori della cellula originale, un ulteriore livello di controllo di sicurezza.

Perché questo è importante (e in che modo differisce dagli approcci convenzionali)

I virus oncolitici classici presentano due problemi: gli anticorpi li intercettano nel sangue e la diffusione sistemica comporta rischi di tossicità. I batteri ingegnerizzati, al contrario, amano i tumori, ma agiscono localmente e hanno difficoltà a "raggiungere" la periferia della neoplasia. CAPPSID combina i punti di forza di entrambi i mondi:

• somministrazione tramite batteri → maggiori probabilità di raggiungere il tumore, bypassando gli anticorpi;
• virus all'interno → infetta le cellule vicine ed espande la sua area d'azione oltre la colonia batterica;
• Un "fusibile" incorporato sotto forma di virus che richiede una proteasi batterica riduce il rischio di diffusione incontrollata.

Dettagli tecnici

• Nella Salmonella, i promotori dell'isola di patogenicità SPI-1/SPI-2 sono stati reclutati per attivare con precisione la trascrizione dell'RNA virale e delle proteine di lisi (HlyE, φX174 E) al momento e nel posto giusti.
• Sono stati testati sia i repliconi (RNA auto-amplificante ma non diffondente) sia l'SVA a lunghezza intera, che si è rivelato più efficace nell'espandere la lesione tramite reinfezione.
• La proteasi TEV è stata utilizzata come “chiave esterna” per l’assemblaggio dei virioni: senza di essa, il virus “non matura”.

Limitazioni e domande per riferimento futuro

• Per ora si tratta di una fase preclinica: cellule, topi immunocompetenti, un set limitato di modelli tumorali; modelli ortotopici e tossicologia GLP sono in fase avanzata.
• È necessaria una valutazione approfondita della sicurezza dei batteri durante la somministrazione sistemica e della resistenza del “fusibile” alla fuga mutazionale del virus (gli autori stanno già definendo la scelta dei siti di incisione che riducono la possibilità di reversioni).
• Una vera clinica richiederà ceppi con sicurezza comprovata (ad esempio derivati della Salmonella attenuata umana) e una combinazione ben ponderata con l'immunoterapia.

Cosa potrebbe significare questo domani?

• Nuovi "farmaci viventi" per i tumori solidi, quando la somministrazione rappresenta il principale ostacolo.
• Personalizzazione del bersaglio virale: SVA dimostra tropismo per i tumori neuroendocrini; teoricamente, la piattaforma potrebbe essere riutilizzata per altri picornavirus oncolitici o repliconi.
• Riduzione del consumo di particelle virali e del rischio di effetti collaterali sistemici grazie al rilascio locale nel sito di infezione.

Conclusione

Gli ingegneri hanno trasformato i batteri in un "capside vivente" che nasconde il virus agli anticorpi, lo trasporta al tumore e fornisce la chiave per diffonderlo in modo sicuro al suo interno. Nei topi, questo frena la crescita del tumore e aggira l'immunità antivirale: il passo successivo è confermare la sicurezza e la personalizzazione della piattaforma in vista della sperimentazione clinica.

Fonte: Singer ZS, Pabón J., Huang H., et al. Batteri ingegnerizzati lanciano e controllano un virus oncolitico. Nature Biomedical Engineering (online 15 agosto 2025). doi: 10.1038/s41551-025-01476-8.