Nuovi strumenti per esplorare e comprendere il microbioma umano.
di Lisa Ovi
Science pubblica un nuovo studio condotto da ricercatori della Princeton University, sotto la supervisione di Mohamed Abou Donia del dipartimento di biologia molecolare, esplora come le singole specie microbiche del microbiota umano influenzano la salute e gli stati patologici dell’individuo.
L’identità e l’equilibrio tra le specie batteriche sulla pelle umana e sulle superfici delle mucose influenza una varietà di condizioni patologiche, che vanno dai disturbi digestivi alle infiammazioni, alle forme di demenza. Il microbioma aiuta anche lo sviluppo immunitario e nella lotta contro i fattori patogeni. Tuttavia, il microbioma umano è incredibilmente diversificato; le comunità di batteri, virus, funghi e altri piccoli organismi differiscono in base al tessuto in cui vivono e tra le popolazioni e gli individui umani. Non è chiaro cosa costituisca un microbioma normale e sano, tanto meno come si possa ripristinare un equilibrio venuto meno.
Per individuare le funzioni dei singoli ceppi batterici, i microbi vengono coltivati e studiati in laboratorio, ma gli studiosi non conoscono tutte le specie, né sono sempre in gradi di riprodurre le condizioni necessarie alla loro crescita. Questo processo non è solo laborioso, ma anche limitante, in quanto non consente di osservare le interazioni tra le varie comunità, spesso condotte per mezzo di piccole molecole biologicamente attive.
I ricercatori di Donia, si sono prefissi di definire l’ambiente chimico del microbioma umano, a partire dall’identificazione dell’insieme di geni (cluster di geni biosintetici o BGC) responsabili della produzione delle sostanze chimiche che lo caratterizzano per ascoltare la conversazione chimica in corso e scoprire chi sta parlando e quando. Lo studio è stato condotto direttamente su campioni clinici.
Sotto la direzione di Yuki Sugimoto, ricercatrice post-dottorato, e di Francine Camacho, laureata, i ricercatori hanno sviluppato algoritmi informatici in grado di individuare i BGC. Individuati i geni essenziali alla sintesi di una particolare molecola o sostanza chimica di interesse, i ricercatori hanno studiato i dati metagenomici alla ricerca di sequenze genetiche omologhe per raggrupparle insieme. Hanno quindi valutato la prevalenza di ciascun gruppo nel microbioma umano. Uno dei risultati della ricerca è stato identificare nuovi BGC, tra cui 13 ampiamente distribuiti nell’intestino, nel microbioma orale e cutaneo, diffusi tra individui dagli Stati Uniti alle Figi.
Due delle cinque nuove molecole scoperte sono, per esempio, potenti antibiotici, possibilmente utilizzabili nella lotta contro la resistenza ai farmaci sviluppata dai cosiddetti super batteri. Sarà necessario ulteriore lavoro per comprendere l’attività biologica delle altre molecole e il loro ruolo nel mantenimento della salute umana o nelle malattie. Tali studi possono scoprire nuove vie di interazione tra i microbi o tra il microbioma e il suo ospite umano. Grazie alla nuova tecnologia, i ricercatori potranno studiare dozzine di microbi alla scoperta di farmaci e interazioni biologiche.
Immagine: MIT Technology Review
(lo)
