E' nei batteri la chiave della nostra salute

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La scienza del Microbioma è in rapida evoluzione
e offre nuove prospettive di benessere e salute

con un approccio unico.

Con il sequenziamento del primo genoma umano abbiamo iniziato a svelare alcuni misteri sulla nostra evoluzione, il nostro sviluppo e la nostra salute. Ma in realtà siamo costruiti da molti più geni perché il nostro corpo è un super-organismo. La maggior parte delle nostre cellule sono microbiche, cellule che si sono co-evolute con noi per milioni di anni e lavorano per noi, facendo cose importanti come aiutarci a digerire il cibo o regolare il nostro sistema immunitario. Questo cambiamento nel nostro modo di guardare ai microbi è uno dei cambiamenti fondamentali della biologia. Cambierà davvero il modo in cui pensiamo a noi stessi e alla nostra salute?

Nell’ultimo decennio è diventato chiaro che la composizione del microbioma intestinale ha molto da dirci sul nostro benessere. E in questo senso può essere considerato un organo virtuale che è parte integrante ed essenziale del corpo. Ormai sono numerose le prove a supporto del fatto che il microbioma ha un ruolo causale in molte malattie; cancro, diabete, allergie, artrite, obesità, malattie neurologiche, autismo compreso. E iniziano ad esserci i primi riscontri pratici. Eran Segal, del dipartimento di Scienze Computazionali e Matematica Applicata al Weizmann Institute of Scienze (Rehovot, Israele), applica i sistemi di calcolo più avanzati  (una sorta di ‘matematica intestinale’) per studiare la composizione del microbioma e gli effetti sull’organismo.

“Abbiamo scoperto, per esempio, che la risposta individuale al glucosio è assolutamente diversa da un organismo all'altro - spiega Segal - e dipende anche dalla composizione del microbioma. Così abbiamo sviluppato un algoritmo in grado di prevedere la risposta glicemica di ogni singola persona, sulla base dei dati clinici e della composizione dei batteri presenti nell'intestino. Questo è particolarmente importante per chi è a rischio di diabete. La prossima frontiera - continua Segal - è individuare i drivers della malattia e capire in base a questi come possiamo modificare il microbioma per migliorare la salute. Questa è ancora un’area di ricerca attiva e ci sono molte sfide, per esempio capire come colonizzare con successo batteri specifici in persone diverse, e quali batteri devono essere aggiunti a ogni persona, perché la composizione del microbioma umano è unica per ogni individuo”.

Siamo al giro di boa per la scienza del microbioma. Ora servono strategie che sfruttino le conoscenze raggiunte per passare velocemente dalla correlazione alla casualità e quindi alla traduzione in terapie. Progressi che porteranno ad usare pre o probiotici, o persino a sviluppare post-biotici  (composti o metaboliti derivati da batteri) per migliorare l'assorbimento di sostanze nutritive per le persone che soffrono di malassorbimento (morbo di Chron) o si potranno testare nuovi modi per ridurre l'obesità.

In più, le tecnologie metagenomiche stanno diventando la principale fonte di informazione sull'ecologia microbica e sono disponibili grandi database di sequenze.

E qui entra in gioco la biologia computazionale. “Le tecniche di sequenziamento di nuova generazione - spiegano i ricercatori Davide Albanese e Claudio Donati dell’unità di Biologia computazionale della Fondazione Edmund Mach, autori di una ricerca pubblicata su Nature Communications che ha usato il loro algoritmo per identificare e quantizzare con precisione i ceppi batterici presenti nel microbioma - hanno evidenziato che le comunità microbiche sono composte da migliaia di specie diverse, e che all'interno di ogni singola specie coesistono diversi ceppi ognuno dei quali ha un profilo genetico caratteristico. Il nostro algoritmo usa le sequenze genomiche note dei batteri per costruire un archivio delle varianti genetiche dei singoli ceppi ed è in grado anche attraverso il machine learning di identificare i singoli profili in campioni di microbioma. Le applicazioni? Dall’epidemiologia delle malattie infettive alle dinamiche della colonizzazione microbica”.

Determinare i microscopici abitanti di ogni organo, ma soprattutto sapere come ripristinare il corretto equilibrio degli organismi quando vengono distrutti è il compito più promettente, ma anche il più impegnativo della medicina moderna. Così gli scienziati dell’European Molecular Biology Laboratory (Embl) di Heidelberg hanno deciso di affrontare una sfida non facile: coltivare una vasta gamma di batteri intestinali in laboratorio. Il risultato è un ‘libro di cucina’ scientifico sulle preferenze nutrizionali e le caratteristiche di crescita di 96 ceppi batterici intestinali, fornendo  così alla comunità scientifica gli strumenti per studiare la struttura e la funzione del microbioma umano.

Questi progressi spingono sempre di più la ricerca traslazionale, cioè gli studi clinici sui microbiomi. Una spinta in linea con quella che è ormai di fatto la medicina personalizzata, favorita dalla massiccia riduzione del costo del sequenziamento del genoma. Che soprattutto nella cura del cancro consente la rapida identificazione del regime di trattamento preciso che porterà a un risultato positivo. La capacità di caratterizzare rapidamente e in modo riproducibile il microbioma offrirà la stessa opportunità e lo sviluppo di biomarcatori e terapie personalizzate.

Francesca Cerati da Il Sole 24 Ore - 6 Maggio 2018

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