Microbiota personalizzato 2.0: la chiave nei metaboliti

La manipolazione genetica dei metaboliti microbiotici modulerebbe la relazione tra microbiota e metabolismo dell’ospite.

Il microbiota perfetto non esiste

Se parlare di microbiota intestinale e relazione con la salute umana significa pensare in grande, dobbiamo pensare ancora più in grande quando parliamo di microbiota personalizzato. Nonostante le numerose osservazioni scientifiche riguardo l’esistenza di una determinata composizione microbiotica salutare rispetto a condizioni patologiche, non siamo ancora in grado, e forse non lo saremo mai, di definire il microbiota perfetto.

Le ragioni risedono nelle enorme variabilità che esiste nella composizione del microbiota intestinale tra gli individui e, in un certo senso, nell’esistenza di una combinazione personalizzata di specie batteriche benefiche in ciascuno di noi. Pertanto, pensare di ottenere un trattamento probiotico benefico univoco per la popolazione generale sembrerebbe piuttosto un paradosso.

Che cosa si fa allora? Si passa al livello successivo e si analizzano quelli che sono i prodotti del metabolismo di questo insieme eterogeneo di specie batteriche benefiche del nostro microbiota intestinale, che possiamo ritrovare non solo a livello intestinale ma anche a livello della circolazione sanguigna.

Il microbiota a livello molecolare

L’analisi del meccanismo molecolare che è alla base dell’attività del microbiota intestinale è fondamentale per superare l’ostacolo della varietà di specie batteriche attribuibili ad una stessa funzione metabolica. Ed è proprio questo obbiettivo della ricerca condotta da Chun-Jun Guo, leader di un team di ricerca presso il Jill Roberts Institute for Research in Inflammatory Bowel Disease al Weill Cornell Medicine di New York.

Comprendere la genetica dei metaboliti di origine batterica attribuibili a effetti benefici per la salute umana è il primo passo per riuscire a parlare di microbiota personalizzato. Ma cosa significa personalizzare il microbiota tramite i suoi metaboliti? Esattamente, modificare, attraverso manipolazione genetica, i geni microbici responsabili dell’espressione e sintesi di tutti quei metaboliti rilevanti per quanto riguarda la salute dell’uomo.

Tra questi metaboliti i migliori candidati sono ovviamente gli acidi grassi a corta catena o SCFA, in grado di modulare la risposta immunitaria dell’ospite e contribuire a diverse funzioni metaboliche. Un altro gruppo di composti microbici con simili funzioni ma molto meno esplorati sono gli acidi grassi a catena ramificata (BCFAs).

Modulare l’interazione microbiota-ospite attraverso i metaboliti

Il lavoro di Chun-Jun Guo si è basato sulla possibilità di modificare a livello genetico la via metabolica responsabile della sintesi degli SCFAs e dei BCFAs in uno specifico batterio, commensale dell’uomo: Clostridium sporogenes. C. sporigenes è un batterio abbastanza difficile da manipolare geneticamente, a differenza di batteri modello come ad esempio l’Escherichia coli.

Tuttavia il gruppo di ricercatori del Weill Cornell Medicine è riuscito, dopo numerosi sforzi, a ottenere delle versioni mutanti di C. sporigens grazie all’applicazione del sistema CRISPR-Cas9. Successivamente, la colonizzazione di un mix di C. sporigens originale e mutante in topi germ-free ha permesso agli scienziati di valutare gli effetti della modulazione indiretta di un metabolita specifico in vivo.

Microbiota 2.0

Scienze omiche e microbiota personalizzato
Figura 1 – Combinazione di diverse scienze omiche per il raggiungimento di una medicina di precisione

Questi esperimenti rappresentano solo una sorta di antipasto al concetto più generale e ancora inesplorato del microbiota personalizzato. Si tratta di di ricerche che fondamentalmente avvisano la comunità scientifica “Ok, siamo in grado di farlo!”. Ma, come potrete sicuramente immaginare, siamo ancora ben lontani dalla reale disponibilità di un metodo applicabile nella nostra quotidianità.

Tuttavia, un’idea dovrebbe rimanere ben chiara: se vogliamo usufruire degli effetti benefici del microbiota intestianale, è indispensabile passare il testimone dall’attore (le innumerevoli specie batteriche) all’opera (il corredo di metaboliti di origine batterica). In questo contesto, l’utilizzo di una combinazione di scienze omiche ci permetteranno in un futuro prossimo di avvicinarci sempre di più all’idea di una medicina di precisione nonchè al ricercato microbiota perfetto (Figura 1).

Serena Galiè

Fonti

  • Chun-Jun Guo Modulating microbiome metabolites in vivo. AAAS 2020.

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