Hacking bacteria to fight cancer - Tal Danino

Traduttore: Nathalie Pegoli Revisore: Silvia Fornasiero

In 1884, a patient’s luck seemed to go from bad to worse.

Nel 1884, la fortuna di un paziente sembrò andare di male in peggio.

This patient had a rapidly growing cancer in his neck,

Questo paziente aveva un cancro al collo che cresceva velocemente,

and then came down with an unrelated bacterial skin infection.

e poi si prese un'infezione batterica cutanea non correlata al cancro.

But soon, something unexpected happened:

Ma dopo poco, successe qualcosa di inaspettato:

as he recovered from the infection, the cancer also began to recede.

man mano che l'infezione guariva, anche il cancro iniziò a regredire.

When a physician named William Coley tracked the patient down 7 years later,

Quando il dottor William Coley visitò il paziente sette anni dopo,

no visible signs of the cancer remained.

non c'era alcun segno visibile del cancro.

Coley believed something remarkable was happening:

Coley credeva che stesse succedendo qualcosa di incredibile:

that the bacterial infection had stimulated the patient’s immune system

l'infezione batterica aveva stimolato il sistema immunitario del paziente

to fight off the cancer.

a combattere il cancro.

Coley’s fortunate discovery led him to pioneer

La fortunata scoperta di Coley lo portò ad aprire la strada

the intentional injection of bacteria to successfully treat cancer.

all'iniezione intenzionale di batteri per curare il cancro con successo.

Over a century later, synthetic biologists have found an even better way

Più di 100 anni dopo, i biologi sintetici hanno trovato un modo ancora migliore

to use these once unlikely allies—

di usare questi alleati una volta improbabili:

by programming them to safely deliver drugs directly to tumors.

programmarli per trasportare i medicinali in modo sicuro direttamente ai tumori.

Cancer occurs when normal functions of cells are altered,

Il cancro si sviluppa quando le funzioni delle cellule si alterano,

causing them to rapidly multiply and form growths called tumors.

inducendole a moltiplicarsi rapidamente e formare dei noduli chiamati tumori.

Treatments like radiation, chemotherapy, and immunotherapy

I trattamenti come la radioterapia, la chemioterapia e l'immunoterapia

attempt to kill malignant cells, but can affect the entire body

cercano di uccidere le cellule maligne, ma possono colpire tutto il corpo

and disrupt healthy tissues in the process.

e danneggiare i tessuti sani nel processo.

However, some bacteria like E. coli

Tuttavia, alcuni batteri come l'Escherichia coli

have the unique advantage of being able to selectively grow inside tumors.

hanno il vantaggio unico di crescere selettivamente all'interno dei tumori.

In fact, the core of a tumor forms an ideal environment

Di fatto, il nucleo di un tumore costituisce un ambiente ideale

where they can safely multiply, hidden from immune cells.

in cui possono moltiplicarsi in sicurezza, al riparo dalle cellule immunitarie.

Instead of causing infection,

Invece di causare un'infezione,

bacteria can be reprogrammed to carry cancer-fighting drugs,

i batteri possono essere riprogrammati per trasportare i farmaci anti-cancro,

acting as Trojan Horses that target the tumor from within.

che si comportano come un trojan horse, colpendo il tumore dall'interno.

This idea of programming bacteria to sense and respond in novel ways

L'idea di programmare i batteri per percepire e reagire in modi nuovi

is a major focus of a field called Synthetic Biology.

è un obiettivo primario nel campo della biologia sintetica.

But how can bacteria be programmed?

Ma come si possono programmare i batteri?

The key lies in manipulating their DNA.

La chiave è la manipolazione del loro DNA.

By inserting particular genetic sequences into bacteria,

Inserendo delle sequenze genetiche particolari nei batteri,

they can be instructed to synthesize different molecules,

questi possono essere indotti a sintetizzare molecole diverse,

including those that disrupt cancer growth.

incluse quelle che inibiscono la crescita del cancro.

They can also be made to behave in very specific ways

Possono anche essere indotte a comportarsi in modi molto precisi

with the help of biological circuits.

con l'aiuto di circuiti biologici.

These program different behaviors depending on the presence, absence,

Questi programmano diverse reazioni in base alla presenza, all'assenza

or combination of certain factors.

o alla combinazione di certi fattori.

For example, tumors have low oxygen and pH levels

Per esempio, i tumori hanno bassi livelli di ossigeno e pH

and over-produce specific molecules.

e producono specifiche molecole in eccesso.

Synthetic biologists can program bacteria to sense those conditions,

I biologici sintetici possono programmare i batteri per rilevare quelle condizioni,

and by doing so, respond to tumors while avoiding healthy tissue.

e, così facendo, reagire ai tumori evitando i tessuti sani.

One type of biological circuit,

Un tipo di circuito biologico, conosciuto come circuito di lisi sincronizzato

known as a synchronized lysis circuit, or SLC,

allows bacteria to not only deliver medicine,

permette ai batteri non solo di trasportare farmaci,

but to do so on a set schedule.

ma di farlo secondo uno schema predefinito.

First, to avoid harming healthy tissue,

Innanzitutto, per evitare di danneggiare il tessuto sano,

production of anti-cancer drugs begins as bacteria grow,

la produzione di farmaci anti-cancro comincia con la crescita dei batteri,

which only happens within the tumor itself.

il che si verifica solo all'interno del tumore stesso.

Next, after they’ve produced the drugs,

In seguito, dopo aver prodotto il farmaco,

a kill-switch causes the bacteria to burst

un interruttore fa esplodere i batteri

when they reach a critical population threshold.

quando raggiungono una soglia di popolazione critica.

Ciò rilascia il farmaco e al contempo riduce la popolazione batterica.

This both releases the medicine and decreases the bacteria’s population.

However, a certain percentage of the bacteria remain alive

Tuttavia, una certa percentuale di batteri rimane in vita

to replenish the colony.

per ricostituire la colonia.

Eventually their numbers grow large enough to trigger the kill switch again,

Infine, il numero aumenta ancora fino ad attivare di nuovo l'interruttore

and the cycle continues.

e continuare il ciclo.

This circuit can be fine-tuned to deliver drugs

Questo circuito può essere perfezionato per trasportare farmaci

on whatever periodic schedule is best to fight the cancer.

con qualsiasi schema temporale vada meglio per combattere il cancro.

This approach has proven promising in scientific trials using mice.

Questo approccio si è rivelato promettente negli studi clinici con i topi.

Not only were scientists able to successfully eliminate lymphoma tumors

Non solo gli scienziati hanno eliminato con successo i linfomi

injected with bacteria,

iniettati con batteri, ma l'iniezione ha stimolato il sistema immunitario

but the injection also stimulated the immune system,

priming immune cells to identify and attack untreated lymphomas

preparando le cellule immunitarie a identificare e attaccare nuovi linfomi

elsewhere in the mouse.

in altre parti del topo.

Unlike many other therapies,

Al contrario di molte terapie,

bacteria don’t target a specific type of cancer,

i batteri non colpiscono un tipo specifico di cancro,

but rather the general characteristics shared by all solid tumors.

ma piuttosto le caratteristiche generali che tutti i tumori solidi condividono.

Nor are programmable bacteria limited to simply fighting cancer.

Inoltre, i batteri programmati non si limitano a combattere il cancro.

Instead, they can serve as sophisticated sensors

Possono fungere da sensori sofisticati

that monitor sites of future disease.

che monitorano le zone potenziali di future malattie.

Safe probiotic bacteria could perhaps lie dormant within our guts,

I batteri probiotici buoni potrebbero rimanere dormienti nel nostro intestino,

where they’d detect, prevent, and treat disorders

dove potrebbero rilevare, prevenire e trattare i disturbi

before they have the chance to cause symptoms.

prima che si presentino i sintomi.

Advances in technology have created excitement around a future

I progressi tecnologici hanno generato entusiasmo per un futuro

of personalized medicine driven by mechanical nanobots.

con farmaci personalizzati, guidato da nanorobot meccanici.

But thanks to billions of years of evolution

Ma grazie a milioni di anni di evoluzione,

we may already have a starting point

potremmo già avere un punto di partenza

in the unexpectedly biological form of bacteria.

nell'inaspettata forma biologica dei batteri.

Add synthetic biology to the mix,

Aggiungiamo al tutto la biologia sintetica

and who knows what might soon be possible.

e chissà cosa potrebbe essere possibile a breve.