Sebbene molte persone con allergie alimentari manifestino sintomi lievi quando esposte a cibi scatenanti, alcune devono affrontare conseguenze potenzialmente fatali. Un composto batterico chiamato butirrato prodotto da microbiomi sani ha mostrato risultati promettenti contro le reazioni allergiche nei test di laboratorio, ma è brutto da assumere per via orale. Oggi, gli scienziati descrivono un modo più appetibile per fornire questo composto e riferiscono che le loro “micelle polimeriche” sono efficaci contro le allergie alle arachidi nei topi. Il trattamento potrebbe un giorno contrastare molti tipi di allergie alimentari e malattie infiammatorie.
I ricercatori presenteranno i loro risultati alla riunione autunnale dell’American Chemical Society (ACS). ACS Fall 2022 è una riunione ibrida che si terrà virtualmente e di persona dal 21 al 25 agosto, con accesso su richiesta disponibile dal 26 agosto al 26 settembre. 9. L’incontro prevede quasi 11.000 presentazioni su un’ampia gamma di argomenti scientifici.
Alcuni dei batteri nel microbioma intestinale producono metaboliti, come il butirrato, che favoriscono la crescita di batteri benefici e mantengono il rivestimento dell’intestino. Se il microbioma di una persona non è sano e manca di questi batteri produttori di butirrato, frammenti di cibo parzialmente digerito possono fuoriuscire dall’intestino e produrre una reazione immunitaria che si traduce in una risposta allergica.
Un modo per curare le persone allergiche sarebbe fornire loro gli insetti mancanti per via orale o con un trapianto fecale, ma questo non ha funzionato bene in clinica, secondo Jeffrey Hubbell, Ph.D., uno dei principali ricercatori del progetto (PI). “Quindi abbiamo pensato, perché non forniamo semplicemente i metaboliti, come il butirrato, che produce un microbioma sano?”
“Ma il butirrato ha un cattivo odore, come cacca di cane e burro rancido, e ha anche un cattivo sapore, quindi le persone non vorrebbero ingoiarlo”, afferma Shijie Cao, Ph.D., che presenta i risultati alla riunione per la squadra, che è all’Università di Chicago. E anche se le persone potessero soffocarlo, il butirrato verrebbe digerito prima di raggiungere la sua destinazione nell’intestino inferiore.
Per superare queste sfide, i ricercatori, tra cui la co-PI Cathryn Nagler, Ph.D., e Ruyi Wang, Ph.D., hanno progettato un nuovo sistema di consegna. Hanno polimerizzato butanoilossietilmetacrilammide – che ha un gruppo butirrato come catena laterale – con acido metacrilico o idrossipropilmetacrilammide. I polimeri risultanti si sono autoassemblati in aggregati, o micelle polimeriche, che hanno nascosto le catene laterali di butirrato nel loro nucleo, coprendo così il cattivo odore e il sapore del composto.
I ricercatori hanno somministrato queste micelle ai sistemi digestivi di topi privi di batteri intestinali sani o di un rivestimento intestinale correttamente funzionante. Dopo che i succhi digestivi hanno rilasciato il butirrato nell’intestino inferiore, i polimeri inerti sono stati eliminati nelle feci. Il trattamento ha ripristinato la barriera protettiva dell’intestino e il microbioma, in parte aumentando la produzione di peptidi che uccidono i batteri nocivi, lasciando spazio ai batteri produttori di butirrato.
Ancora più importante, il dosaggio di topi allergici con le micelle ha impedito una risposta anafilattica pericolosa per la vita quando sono stati esposti alle arachidi. “Questo tipo di terapia non è specifico per l’antigene”, osserva Cao. “Quindi in teoria, può essere ampiamente applicato a qualsiasi allergia alimentare attraverso la modulazione della salute intestinale”.
Il prossimo passo sono le prove su animali più grandi, seguite da prove cliniche. Se queste prove avranno successo e la Food and Drug Administration statunitense approverà il trattamento orale, le micelle potrebbero essere commercializzate in piccoli pacchetti; i consumatori aprirebbero un pacchetto e mescolerebbero il contenuto in un bicchiere d’acqua o succo. In altri lavori con le micelle, il team sta analizzando i dati sul trattamento delle malattie infiammatorie intestinali con la terapia orale.
Il team sta anche studiando la somministrazione tramite iniezione. I ricercatori hanno dimostrato che questo metodo consente alle micelle e al loro carico di butirrato di accumularsi nei linfonodi, che fanno parte del sistema immunitario. Hanno scoperto che questo approccio è efficace nel trattamento delle allergie alle arachidi nei topi, ma potrebbe anche essere utilizzato per sopprimere l’attivazione immunitaria localmente, piuttosto che in tutto il corpo. Ad esempio, le iniezioni potrebbero essere utili nei pazienti che hanno subito un trapianto d’organo o che hanno una condizione autoimmune e infiammatoria localizzata, come l’artrite reumatoide.
I ricercatori riconoscono il sostegno e il finanziamento della loro start-up, ClostraBio, e dell’Università di Chicago.