O echipă de la Universitatea Stanford a reuşit să modifice genetic bacterii intestinale umane pentru a contracara formarea pietrelor la rinichi. Inovaţia deschide calea către soluţii inovatoare bazate pe microbiom, cu aplicabilitate în tratarea afecţiunilor renale şi a altor probleme de sănătate.
Microbiomul intestinal uman joacă un rol esenţial în menţinerea sănătăţii, influenţând în mod direct atât imunitatea, cât şi echilibrul sistemului nervos, prin compoziţia şi diversitatea sa bacteriană.
În prezent, cercetătorii de la Universitatea Stanford valorifică potenţialul microbiomului în combaterea bolilor prin modificarea genetică a anumitor bacterii pentru a reduce o substanţă responsabilă de formarea pietrelor la rinichi.
Dacă oamenii de ştiinţă reuşesc să modifice eficient bacteriile intestinale, acest lucru ar putea duce la tratamente terapeutice pentru o gamă largă de boli.
Totuşi, studiul publicat recent în revista Science arată că această sarcină nu este deloc simplă.
Oamenii de ştiinţă au utilizat bacteria Phocaeicola vulgatus, o specie deja prezentă în microbiomul uman, pe care au modificat-o genetic astfel încât să poată degrada oxalaţii şi să metabolizeze porfiranul, un nutrient extras din alge marine.
Porfiranul a fost introdus ca mecanism de control asupra acestei bacterii, întrucât variaţia cantităţii sale permite reglarea populaţiei bacteriene, absenţa sa ducând, teoretic, la eliminarea bacteriei prin lipsa substratului nutritiv (hranei).
Studiul s-a desfăşurat în trei etape: una pe şobolani, una pe oameni sănătoşi şi una pe pacienţi cu hiperoxalurie enterică (EH), o afecţiune în care organismul absoarbe prea mult oxalat din alimente, ducând la pietre la rinichi şi alte complicaţii dacă nu este tratată.
În prima etapă a studiului, şobolanii hrăniţi cu o dietă bogată în oxalaţi au înregistrat o scădere de până la 47% a concentraţiei oxalaţilor în urină după introducerea bacteriilor modificate în microbiomul acestora. Ulterior, cercetătorii au indus hiperoxaluria enterică printr-o procedură de bypass gastric cunoscută pentru declanşarea acestei afecţiuni la oameni.
Rezultatele s-au dovedit încurajatoare: conform autorilor, intervenţia chirurgicală a determinat o creştere de 51% a nivelului de oxalaţi în urină la şobolanii colonizaţi cu tulpina de control, o creştere complet absentă la animalele tratate cu varianta bacteriană capabilă să degradeze oxalaţii.
În plus, s-a demonstrat că populaţia bacteriană modificată poate fi eficient eliminată prin retragerea porfiranului din alimentaţie.
Ulterior, cercetătorii au testat bacteriile modificate la 39 de persoane sănătoase într-un studiu clinic de fază 1/2a. Rezultatele au evidenţiat o relaţie direct proporţională între doza de porfiran şi gradul de colonizare, creşterea cantităţii de porfiran administrate determinând o expansiune semnificativă a populaţiei de Phocaeicola vulgatus în microbiomul uman.
În majoritatea cazurilor, colonizarea s-a dovedit a fi reversibilă odată cu întreruperea administrării porfiranului.
Totuşi, la doi participanţi, bacteria a continuat să persiste în microbiom chiar şi după administrarea unui tratament antibiotic, ceea ce indică faptul că bacteriile au suferit mutaţii prin schimb de material genetic cu alte bacterii din microbiom.
Din fericire, participanţii nu au prezentat efecte adverse din cauza colonizării prelungite. Totuşi, această mutaţie evidenţiază unele limitări ale acestei abordări.
Rezultatele obţinute în grupul pacienţilor cu hiperoxalurie enterică au evidenţiat atât provocări, cât şi perspective promiţătoare. Astfel, la şase dintre cei nouă participanţi care au urmat tratamentul, s-a observat, în medie, o reducere cu 27% a nivelului oxalaţilor în urină.
Chiar dacă această scădere nu a atins pragul de semnificaţie statistică, sugerează totuşi un potenţial terapeutic ce merită explorat în studii viitoare, cu un număr mai mare de subiecţi.
În acelaşi grup, cercetătorii au observat că bacteriile modificate genetic au suferit unele mutaţii. Pe măsură ce timpul a trecut, eficienţa bacteriei Phocaeicola vulgatus s-a redus, cel mai probabil pentru că a schimbat gene cu alte bacterii din intestin. Totuşi, aceste modificări nu au avut efecte negative asupra pacienţilor, au subliniat autorii.
Studiul evidenţiază că, deşi mai persistă anumite provocări, s-au înregistrat progrese notabile cu această abordare inovatoare. Cercetările viitoare vor putea contribui la perfecţionarea tehnicilor utilizate şi la minimizarea riscului de apariţie a mutaţiilor în bacteriile modificate.
În ciuda limitărilor actuale, autorii studiului se arată încrezători, subliniind că au reuşit să demonstreze capacitatea de a coloniza intestinul uman cu o bacterie modificată genetic, menţinând-o la niveluri ridicate pe termen susţinut.
O singură doză s-a dovedit suficientă pentru colonizare, cu condiţia administrării unei protecţii gastrice adecvate. Chiar şi la doze mari de porfiran, tratamentul a fost bine tolerat şi fără efecte adverse.
