In un passo importante verso l’applicazione clinica della biologia sintetica, i ricercatori della Rice University hanno progettato un batterio con la capacità di diagnosticare una malattia umana.

Un ceppo ingegnerizzato del batterio intestinale E. coli identifica il pH e brilla quando incontra l’acidosi, una condizione acida che spesso si verifica durante il riacutizzarsi di malattie infiammatorie intestinali come colite, ileite e malattia di Crohn. Il circuito di rilevamento del pH è stato scoperto dalla ricercatrice di Rice Kathryn Brink.

I ricercatori hanno progettato un ceppo del batterio intestinale E. coli per rilevare l’acidosi gastrointestinale.

Gli scienziati dell’Università del Colorado hanno quindi utilizzato l’organismo su un modello di topo affetto da Crohn, per dimostrare che l’acidosi attiva un insieme di geni distintivi. La corrispondente firma genetica nell’uomo è stata osservata durante l’infiammazione attiva nei pazienti affetti da malattia di Crohn. I risultati finanziati dalla National Science Foundation degli Stati Uniti sono pubblicati su Proceedings of the National Academy of Sciences.

Il laboratorio del co-autore dello studio Jeffrey Tabor ha dunque progettato il batterio che rileva il pH. “Pensiamo che potrebbe essere aggiunto al cibo e programmato per avvertire i pazienti quando una fiammata è appena iniziata”, ha detto Tabor.

Nel corso dei loro 3,5 miliardi di anni di storia, i batteri hanno sviluppato innumerevoli circuiti genetici specifici e sensibili per percepire l’ambiente circostante. Tabor e colleghi hanno sviluppato un toolkit di biohacking che consente loro di mescolare e abbinare gli input e gli output di questi sensori batterici.

I coautori dello studio Sean Colgan e Ian Cartwright hanno letto del sensore di pH e hanno contattato Tabor per vedere se poteva essere adattato per l’uso in un modello di topo della malattia di Crohn.

“Si scopre che misurare il pH nell’intestino attraverso modi non invasivi è difficile“, ha detto Colgan.

“Correlare l’espressione genica intestinale con i batteri che rilevano il pH si è rivelato un insieme utile e prezioso di biomarcatori per l’infiammazione attiva nell’intestino“, ha detto Colgan.

Ha poi aggiunto David Rockcliffe, direttore del programma della Divisione di Bioscienze Molecolari e Cellulari della NSF, “Gli organismi ingegneristici sono una tecnologia in crescita che ha il potenziale per essere trasformativa nelle nostre pratiche di salute e benessere permettendoci di perseguire vie di indagine che prima non erano immaginabili“.