Il futuro è adesso: come le nuove tecnologie hanno cambiato la microbiologia

La tassonomia, cioè lo studio e la tecnica delle regole di classificazione, è quello che ci permette di dare un nome e un cognome a un microrganismo o, perché no, a un metazoo. Quanto più riusciamo ad essere corretti tanto più precisa sarà la nostra identificazione, influenzando ad esempio le scelte terapeutiche o definendo in modo appropriato l’epidemiologia di una data specie. Una corretta identificazione è quindi fondamentale sia in microbiologia clinica, che ambientale, che in campo alimentare. Conoscere il “nemico” significa combatterlo con le armi migliori: quanto sono efficaci i metodi di identificazione?

La tassonomia si è evoluta nel tempo, anche e soprattutto grazie ai progressi tecnologici che hanno permesso di essere più veloci e più accurati. Il futuro è adesso, ora siamo in grado di sequenziare un genoma completo spendendo pochi euro, possiamo utilizzare uno spettrometro di massa che sta su un banco di laboratorio, possiamo avere accesso a software che permettono di produrre gestire e analizzare un volume di dati prima impensabile. Le metodiche basate su proprietà fenotipiche come l’utilizzo di alcuni substrati piuttosto che di altri, per esempio i test a gallerie,  sono stati superati da metodiche come la spettrometria di massa. L’utilizzo di strumenti come MALDI TOF MS (matrix assisted laser desorption ionization time of flight mass spectrometry) hanno reso più rapida e oggettiva l’identificazione dei batteri, basata sulla frammentazione di proteine di grandi dimensioni grazie all’utilizzo del laser, che costruiscono uno spettro in base al diverso tempo di volo che permette di identificare specie batteriche diverse. La macchina fornisce inoltre un rapporto sulla qualità dell’identificazione stessa, in modo da valutarne l’affidabilità nel modo più oggettivo possibile. Al confronto con la lettura dei test a gallerie c’è un livello di soggettività minore, e standard qualitativi interni estremamente alti. Inoltre, la velocità di esecuzione non è comparabile: nel caso della spettrometria di massa si tratta di minuti, mentre i test a gallerie hanno bisogno almeno di qualche ora di incubazione.

Analisi dati in spettrometria di massa.

Negli ultimi anni anche la biologia molecolare ha fatto passi da gigante, diventando uno degli strumenti diagnostici più potenti in uso al momento. In particolare le tecniche di sequenziamento massivo come il whole genome sequencing (WGS) offrono una panoramica completa ed esauriente su interi genomi. Il principale inconveniente riscontrato nei primi momenti di diffusione di questa metodica è stato legato alla manipolazione e interpretazione dei dati. L’interpretazione dei dati, così come la loro corretta analisi, sta facendo passi da gigante e ad oggi si ricorre sempre più spesso al WGS per ottenere allo stesso tempo dati riguardanti la specie di appartenenza, resistenza antibiotica, virulenza, evoluzione intraspecifica, e chi più ne ha più ne metta.

Analisi di dati ottenuti con WGS.

Quali sono i pro e i contro dell’utilizzo di tecniche moderne e innovative? Senza dubbio la velocità di ottenimento dei risultati e il fatto che si possa prendere in considerazione la frazione dei non coltivabili giocano a favore delle tecniche di biologia molecolare, che non tengono in considerazione però la vitalità dei batteri (fattore importante nel caso della microbiologia clinica).  D’altro canto l’esame colturale rappresenta ancora il gold standard in molti campi della microbiologia.

Negli ultimi dieci anni abbiamo assistito a un progresso radicale, che sta cambiando il panorama della microbiologia. Il grande rischio è forse quello di perdere di vista le basi, e non tenere conto di un approccio integrato che metta in luce l’efficacia delle metodiche utilizzate. Al momento, quindi, l’esperienza del laboratorista rappresenta ancora una ricchezza, un valore aggiunto alle metodiche e all’innovazione della strumentazione.

 

 

Sitografia:

https://www.jove.com/video/50635/matrix-assisted-laser-di-desorbimento-ionizzazione-time-flight-maldi?language=Italian

http://www.rapidmicrobiology.com/test-method/molecular-techniques-for-microbial-identification-and-typing/

 

Crediti immagini:

MALDI TOF: http://varuncnmicro.blogspot.it/2016/02/laboratory-series-10-maldi-tof-in.html

WGS: https://microbialinformaticsj.biomedcentral.com/articles/10.1186/2042-5783-3-2

 

 

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