Il neuroblastoma costituisce una delle forme più comuni di tumori neuroendocrini che colpiscono la popolazione pediatrica. La caratteristica distintiva di questo tipo di tumore risiede nella presenza diffusa dei gangliosidi GD2 sulla superficie delle cellule di neuroblastoma. Questi gangliosidi, in particolare, hanno attirato l'attenzione della comunità scientifica per il loro potenziale ruolo chiave nel progresso della ricerca oncologica.

"Batteriofagi e loro usi per il bersagliamento di cellule tumorali esprimenti GD2”, nonché brevetto più visualizzato – per il mese di ottobre – sulla piattaforma Knowledge Share, si concentra su un'innovativa strategia terapeutica che coinvolge un batteriofago, o una composizione correlata, progettato per interagire con GD2. Tale batteriofago apre nuove prospettive nel campo della terapia e della diagnostica medica.

In questa intervista ad Alberto Dainelli, professore associato di Biologia Molecolare presso il Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie dell'Università di Bologna, esplorerà approfonditamente il design e l'applicazione dei batteriofagi indirizzati a GD2, insieme alle possibili implicazioni mediche e diagnostiche. L'obiettivo è fornire una panoramica chiara e completa di questa promettente metodologia, evidenziando il suo potenziale impatto nel migliorare le opzioni terapeutiche attualmente disponibili per i pazienti affetti da neuroblastoma.

Attraverso questa ricerca pionieristica, si spera di gettare le basi per nuove prospettive nel trattamento del neuroblastoma, offrendo una speranza rinnovata per i pazienti e avanzando ulteriormente nella comprensione di questa complessa malattia pediatrica.

Ci raccontate di voi, background e ruolo/interessi nel mondo della ricerca?

Sono un biologo molecolare con molta esperienza nella ricerca di base, in particolare nella trascrizione e nella microbiologia molecolare di patogeni umani. Recentemente mi sono interrogato sul ruolo della ricerca, chiedendomi se non fosse riduttivo limitarsi a produrre conoscenza senza cercare di traslarla in applicazioni utili per la comunità.

Dunque, mi sono posto come obiettivo di approfondire anche la ricerca traslazionale, partendo dalla biologia molecolare dei fagi.

Rispetto alla ricerca in biologia, i fagi sono le prime entità ad essere state caratterizzate da un punto di vista molecolare. Pensiamo ad esempio all’esperimento di Hershey & Chase con cui si è scoperto che il materiale genetico è costituito da DNA e non da proteine. Con i fagi inizia un capitolo storico da cui sono scaturite le di grandi scoperte meccanicistiche della ricerca biologica, che spiegano come funzionano le cellule e i processi alla base della vita. E dunque, nella scia di questo retaggio, ho pensato fosse possibile sfruttare questi virus – che sono assolutamente innocui per l’uomo - per creare, con approcci nanobiotecnologici e di ingegneria genetica, dei vettori, o nanobioparticelle, che fossero utili per la lotta contro il cancro o potessero essere utilizzati come biosensori.

Ci può introdurre brevemente in cosa consiste la tecnologia. Come funziona e come migliora lo “status quo” delle tecnologie attualmente utilizzate.

Si basa su un batteriofago – l'M13 – che viene utilizzato per il phage display e la cui ricerca è stata anche premiata con il Nobel per la Chimica a George Smith nel 2018. La tecnica del phage display viene utilizzata per maturare nuovi anticorpi terapeutici, per esempio. Quindi per questo batteriofago esistono molte tecniche di laboratorio molecolari affermate.

Possiamo immaginare il fago M13 come un minuscolo “spaghettino” lungocirca 1 micron di cui si conoscono tutte le proteine del capside. Noi modifichiamo le proteine in punta al fago, per rimuovere gli elementi che permettono al batteriofago di riconoscere Escherichia coli – che è il suo target naturale – fondendo geneticamente alla punta peptidi, proteine o anticorpi che permettono di riconoscere marcatori specifici esposti su cellule tumorali, batteri o altri analiti a piacere. Così abbiamo trasformato il fago, cambiandone il tropismo, per indirizzarlo dove vogliamo noi: per esempio a una cellula tumorale. Contemporaneamente possiamo sfruttare la superficie dello “spaghettino” per armare il fago con molecole chimiche che quando vengono irradiate con la luce o con l’ultrasuono, generano specie reattive dell’ossigeno citotossiche. Il fago non è più infettivo di per se. Possiamo immaginarlo come vettore carico di armi di cui possediamo il “dentonatore”. Questo vettore avrà un puntatore che lo indirizza alle cellule bersaglio, ma non accadrà niente finché non viene irradiato. In seguito ad irradiazione focalizzata le molecole veicolate dal fago vengono eccitate e producono un danno citotossico solo nell’immediata vicinanza del fago stesso. Questo costituisce un meccanismo di doppio puntamento che pensiamo possa essere utile per sviluppare nuove terapie antitumorali.

Nel caso del brevetto citato abbiamo fuso in punta al fago un anticorpo a singola catena che riconosce il ganglioside GD2, un marcatore tumorale molto espresso in neuroblastoma.

Il neuroblastoma è un tumore pediatrico molto aggressivo per cui non esistono soluzioni terapeutiche soddisfacenti. Le terapie disponibili sono pesanti ec ostringono i bambini a vite veramente difficili. La prognosi per neuroblastoma è molto negativa. Nel brevetto abbiamo dimostrato che i fagi indirizzati a GD2 e “armati” con il fotosensibilizzatore Rosa Bengala sono in grado di riconoscere e, in seguito ad irradiazione, di eliminare specificamente le cellule tumorali GD2-positive. Come per altri fagi, abbiamo dimostrato che i nostri vettori sono in grado di penetrare gli sferoidi tumorali (quindi tridimensionali) in profondità. Questa è una proprietà molto interessante, che manca a molti terapeutici antitumorali, probabilmente dovuta alle caratteristiche biologiche dei fagi. Studi recenti indicano infatti come mediante meccanismi di transcitosi alcuni fagi rimangono intatti nel transitare da una cellula all’altra.

Infine, poiché esistono linee cellulari che non esprimono GD2, queste risultano immuni all’azione del nostro fago. Quindi l’ultima parte del brevetto descrive una tecnologia CRISPR/Cas che permette di riattivare l’espressione di GD2 in linee cellulari GD2-negative e fare sì che queste diventino di nuovo un possibile target per il nostro vettore terapeutico.

Ora ci stiamo attrezzando per condurre i primi esperimenti in vivo in modelli murini di neuroblastoma.

L’utilizzo dei batteriofagi per il bersagliamento di cellule tumorali: dall’idea alle potenzialità di mercato.

Il mercato terapeutico non ha ancora completamente aperto le porte a queste ricerche in quanto sono estremamente recenti. Probabilmente noi siamo tra i pochi gruppi al mondo che studiano queste soluzioni, anche se i fagi come vettori terapeutici sono stati utilizzati da diversi gruppi per trattare patologie diverse. Quello in cui siamo pionieri è combinare la terapia fotosonodinamica ai fagi reindirizzati. che così si trasformano in delle specie di “super-anticorpi” con migliaia di molecole funzionali caricate. Queste caratteristiche non presentano come sola applicazione la terapia antitumorale ma anche applicazioni di più ampio respiro, come la diagnostica. Partecipiamo - ad esempio – a ECLipse, un progetto europeo, che sta progredendo molto bene, in cui il fago non è funzionalizzato con molecole che producono danni citotossici ma con molecole che producono un segnale luminoso in seguito a stimolazione elettrochimica. Questo permette di aumentare il segnale quando il fago viene utilizzato come biosensore, sempre in virtù del fatto che noi possiamo attaccare centinaia se non migliaia di molecole sul fago e quindi avere un’amplificazione del segnale di uno o due ordini di grandezza rispetto alle tecniche standard, che utilizzano anticorpi funzionalizzati con poche (2-5) molecole per la generazione del segnale luminoso.

Delle diverse linee di ricerca, il brevetto specifico per il bersagliamento di cellule tumorali che esprimono GD2 è stato sottomesso di recente, mentre un altro brevetto di piattaforma in cui si dimostra che i fagi ingegnerizzati possono mediare l’eliminazione sonodinamica specifica di cellule tumorali e batteri antibiotico-resistenti è “granted”. Stiamo quindi muovendo ora i primi passi verso la valorizzazione dei nostri risultati di ricerca.

Avanzamento del progetto: stato attuale dell’arte e piani per il futuro. Cosa sta cercando?

Stiamo per creare uno Spin-off che si prenderà in licenza – in accordo con Alma Mater Studiorum Università di Bologna – il brevetto di piattaforma dell’utilizzo dei fagi per la terapia sonodinamica (non il brevetto specifico sul bersagliamento dei tumori GD2-positivi). La Spin-off sarà principalmente indirizzata allo sviluppo di soluzioni bio-sensoristiche, e si prenderebbe in seno anche il brevetto sulla sonodinamica, che è più terapeutico. Quando il tutto sarà costituito, dovremo capire come organizzare, definire e valorizzare al meglio le diverse potenzialità. Intanto però la Spin-off rappresenterà un contenitore societario per iniziare a interloquire con gli investitori, dal momento che è già stato mostrato interesse verso i nostri brevetti.

Rispetto al brevetto per il targeting delle cellule tumorali di neuroblastoma, posso dire che è stato recentemente presentato ad un convegno organizzato dall'Associazione italiana per la lotta al Neuroblastoma, suscitando estremo interesse. Hanno riconosciuto l’aspetto di “super-anticorpo” del fago anti-GD2, tant’è che potrebbe essere interessante anche per i chirurghi se fosse decorato con dei fluorofori, in modo da potere identificare con precisione piccole masse tumorali da resecare.

Saresti disposto a diventare Amministratore Delegato di un’eventuale spinoff nel caso trovassi partner industriali o investitori per portare avanti il progetto?

Personalmente no. Ci sono persone molto piu capaci di me in questo ambito. Per come conosco l’ecosistema Spin-Off, ho constatato che le realtà di successo hanno gli inventori nel board scientifico ma non nell’executive board. Gli accademici dovrebbero supportare lo sviluppo scientifico e tecnico ma non quello amministrativo e gestionale.

Sono però molto favorevole all’idea che dottarandi e giovani ricercatori, che non siano interessati a percorrere la carriera accademica, investano su se stessi e sulle esperienze di ricerca maturate in ambito Spin-Off e imprenditorialità. La trovo un’idea interessante. Tutta la galassia di iniziative e opportunità che ruota attorno alla valorizzazione dell’imprenditorialità accademica è ben sviluppata e potrebbe essere vincente per chi fa ricerca traslazionale instradare i giovani capaci verso questo percorso.

In generale, pur nella mia limitata esperienza nel campo delle spin-off, trovo che all’estero sia più agevole per un team di ricerca intercettare l’interesse degli investitori. Sono però rimasto molto colpito durante l’ultima edizione dello StartUp Day a Bologna (2023) dall’intervento di Ciro Spedaliere, Co-founder di Claris Venture, che notava come si facesse fatica a trovare progetti biofarmaceutici e biotech ad alto potenziale su cui investire. Ha sottolineato come per gli inventori e i ricercatori ci fosse bisogno di farsi avanti e non aspettare di venire cooptati dall’alto. Questo va proprio nella direzione delle realtà di valorizzazione della proprietà intellettuale che ho avuto modo di conoscere all’estero.

PNRR e “Sanità e Biomedicale” con specifiche nel terapeutico e diagnostica in Italia: un tuo pensiero.

Penso che sarebbero dovuti essere definiti meglio gli investimenti, i progetti, le tempistiche. Improvvisamente piovono dal cielo tante risorse, ma l’impressione è che ci sia poco di strutturale e che manchi una visione a lungo termine. Inoltre, la rendicontazione richiesta per questi progetti poi è estremamente complessa e questo drena moltissimo tempo a tutto il sistema, ricercatori e amministrativi.