Il virus del mosaico del fagiolo, un virus vegetale che infetta i legumi, ha un potere speciale: quando viene iniettato in un tumore, attiva il sistema immunitario spingendolo a reagire, anche contro il cancro metastatico, e a prevenirne la ricomparsa.
I ricercatori dell’Università della California di San Diego e del Dartmouth College hanno trascorso gli ultimi sette anni a studiare e testare il virus del mosaico del fagiolo, sotto forma di nanoparticelle, come immunoterapia contro il cancro e hanno riportato risultati incoraggianti su topi di laboratorio. La sua efficacia non ha rivali con altre tecniche di lotta contro il cancro esaminate dai ricercatori. Tuttavia, le ragioni precise della sua efficacia sono rimaste un mistero.
In un recente studio di ricerca pubblicato sulla rivista Molecular Pharmaceutics, i ricercatori scoprono dettagli che spiegano perché in particolare il virus del mosaico del fagiolo dall’occhio è straordinariamente efficace contro il cancro.
La bellezza di questo approccio è che non solo cura il tumore e le sue metastasi, ma lancia anche una risposta immunitaria sistemica contro qualsiasi tumore metastatico futuro.
Il lavoro è stato guidato da Nicole Steinmetz, professoressa di nanoingegneria presso la UC San Diego Jacobs School of Engineering, e Steven Fiering, professore di microbiologia e immunologia presso la Geisel School of Medicine di Dartmouth. Steinmetz e Fiering sono co-fondatori di una startup di biotecnologie, chiamata Mosaic ImmunoEngineering Inc., che ha concesso in licenza la nanotecnologia del virus del mosaico del fagiolo dall’occhio e sta lavorando per tradurla nella clinica come immunoterapia del cancro.
“Questo studio aiuta a convalidare la nanoparticella del virus della pianta del mosaico del fagiolo dall’occhio come nostro principale candidato all’immunoterapia del cancro“, ha affermato Steinmetz, che funge anche da direttore del Center for NanoImmunoEngineering presso la UC San Diego. “Ora abbiamo dati meccanicistici per spiegare perché è il candidato più potente, il che lo riduce ulteriormente ai rischi per la traduzione clinica“.
Finora, Steinmetz, Fiering e i loro team avevano un’idea generale di come lavorava il loro candidato principale. Le nanoparticelle del virus del mosaico del fagiolo dall’occhio, che sono infettive nelle piante ma non nei mammiferi, vengono iniettate direttamente all’interno di un tumore per fungere da esca del sistema immunitario. Le cellule immunitarie del corpo riconoscono le nanoparticelle del virus come agenti estranei e si attivano per attaccarlo. Quando le cellule immunitarie vedono che le nanoparticelle del virus si trovano all’interno di un tumore, attaccano le cellule cancerose.
La bellezza di questo approccio, ha osservato Steinmetz, è che non solo si prende cura di quell’unico tumore, ma lancia anche una risposta immunitaria sistemica contro qualsiasi metastasi futura. I ricercatori l’hanno visto funzionare in modelli murini di melanoma, cancro ovarico, cancro al seno, cancro del colon e glioma. Hanno anche avuto successo usandolo per il trattamento in pazienti canini con melanoma, cancro del seno e sarcoma.
Ciò che è anche interessante è che il virus del mosaico del fagiolo dall’occhio ha funzionato al meglio nell’innescare una risposta immunitaria anticancro rispetto ad altri virus vegetali o particelle simili a virus che i ricercatori hanno studiato. “Abbiamo dimostrato che funziona e ora dobbiamo evidenziare cosa lo rende così speciale da poter indurre questo tipo di risposta“, ha detto la prima autrice Veronique Beiss, ex ricercatrice post-dottorato nel laboratorio di Steinmetz. “Questa è la lacuna di conoscenza che stiamo cercando di colmare“.
Per ottenere risposte, i ricercatori hanno confrontato il virus del mosaico del fagiolo dall’occhio con altri due virus vegetali della stessa famiglia che hanno la stessa forma e dimensione. Un virus, il virus del mosaico grave del fagiolo dall’occhio, condivide una sequenza di RNA e una composizione proteica simili. L’altro, il virus dell’anello del tabacco, è simile solo nella struttura. “Abbiamo pensato che sarebbero stati ottimi confronti per vedere se questa potente efficacia antitumorale funziona in questa particolare famiglia di virus vegetali“, ha affermato Steinmetz. “E possiamo scavare più a fondo confrontando i parenti con e senza omologia di sequenza“.
I ricercatori hanno creato immunoterapie con nanoparticelle a base di virus vegetali e le hanno iniettate nei tumori del melanoma dei topi. Ciascun candidato all’immunoterapia è stato somministrato con tre dosi a 7 giorni di distanza. I topi a cui sono state somministrate le nanoparticelle del virus del mosaico del fagiolo dall’occhio hanno avuto il più alto tasso di sopravvivenza e i tumori più piccoli, con la crescita del tumore sostanzialmente in stallo quattro giorni dopo la seconda dose.
I ricercatori hanno quindi estratto le cellule immunitarie dalla milza e dai linfonodi dei topi trattati e le hanno analizzate. Hanno scoperto che i virus vegetali hanno tutti un guscio proteico che attiva i recettori, chiamati recettori toll-like, che si trovano sulla superficie delle cellule immunitarie. Ma la particolarità del virus del mosaico del fagiolo dall’occhio è che attiva un ulteriore recettore simile al pedaggio attraverso il suo RNA. L’attivazione di questo recettore aggiuntivo attiva più tipi di proteine pro-infiammatorie chiamate citochine, che aiutano a rafforzare la risposta antitumorale del sistema immunitario. In altre parole, l’attivazione di una risposta infiammatoria più forte fa lavorare di più il sistema immunitario per cercare e sbarazzarsi dei tumori, ha spiegato Beiss.
L’analisi del team ha anche trovato un altro modo unico in cui il virus del mosaico del fagiolo dall’occhio aumenta la risposta immunitaria. Quattro giorni dopo la seconda dose, i ricercatori hanno misurato alti livelli di citochine. E questi livelli sono rimasti alti per un lungo periodo di tempo. “Non lo vediamo con gli altri due virus vegetali. I livelli di citochine raggiungono un picco rapidamente, poi scendono e scompaiono“, ha affermato Beiss. “Questa risposta immunitaria prolungata è un’altra differenza fondamentale che distingue il virus del mosaico del fagiolo dall’occhio“.
Mentre questo fa luce sulla potenza e sull’efficacia superiori del virus del mosaico del fagiolo dall’occhio, Steinmetz riconosce che c’è ancora molto lavoro da fare. “Le risposte che abbiamo scoperto hanno aperto più domande“, ha detto. “In che modo questa nanoparticella virale viene elaborata nella cellula? Cosa succede al suo RNA e alle sue proteine? Perché l’RNA del virus del mosaico del fagiolo dall’occhio viene riconosciuto ma non l’RNA di altri virus vegetali? Comprendere il viaggio dettagliato di questa particella attraverso la cellula e come si confronta con altre particelle ci aiuterà a capire cosa rende il virus del mosaico del fagiolo dall’occhio unicamente efficace contro il cancro“.
Riferimento: “Cowpea Mosaic Virus Outperforms Other Members of the Secoviridae as In Situ Vaccine for Cancer Immunotherapy” di Veronique Beiss, Chenkai Mao, Steven N. Fiering e Nicole F. Steinmetz, 25 marzo 2022, Molecular Pharmaceutics .
DOI: 10.1021/acs.molpharmaceut.2c00058