intervento L. MORELLI

5° Forum Risk Management in Sanità
Arezzo – 24 novembre 2010
DALLA RICERCA GENOMICA NUOVE APPLICAZIONI DEI BATTERI PROBIOTICI
Lorenzo Morelli
Istituto Microbiologia UCSC- Piacenza
[email protected]
Le parole chiave del titolo di questa presentazione (genomica e probiotici) sono degli indicatori di
convergenza e sinergia di due filoni di ricerca estremamente attivi.
Durante gli ultimi dieci anni, la quantità di informazione genetica disponibile per i diversi organismi, è
raddoppiata in media ogni 13 mesi. Al momento sono disponibili nelle banche dati private e pubbliche,
sequenze di più di 50 genomi di batteri utilizzati per la produzione di alimenti fermentati o considerati
abitanti. Molti dei geni così identificati codificano per proteine attive in processi metabolici ancora
sconosciuti, le cosi dette ORFans, e consentono ai gruppi di ricerca di aprire nuovi filoni di ricerca.
Contemporaneamente, le nuove tecniche di analisi del contento batterico dell’intestino senza necessità
di coltivazione dei batteri stessi (le “culture independent techniques”) hanno sottolineato il ruolo
centrale della biomassa batterica intestinale in molte funzioni o patologie, ruolo fino ad oggi non
sospettato, come quello del possibile rapporto fra composizione del microbiota e maggiore o minore
“estrazione di calorie” dagli alimenti. L’importanza del microbiota intestinale e le potenzialità dell’analisi
genomica hanno indotto sia l’NHI americano che la DG Research europea a finanziare, in misura
imponente, due progetti di ricerca sul micro bioma intestinale umano, lo Human Microbioma Project
(HMP) il progetto europeo MetaHit.
Le conoscenze generate da questi due progetti, unite allo studio delle sequenze cromosomiche di decine
di batteri utilizzati dall’industria alimentare, stanno iniziando a produrre i primi risultati nella migliore
comprensione dell’attività del microbiota, ad esempio il confronto fra i geni batterici presenti in soggetti
sani e in soggetti con patologie infiammatorie croniche sta portando a identificare un gruppo di geni
mancanti nei soggetti patologici. La conferma del coinvolgimento dei metaboliti derivanti dall’attività di
questi geni nelle patologie stesse potrà aprire la strada ad una migliore comprensione della patologia, a
nuovo farmaci ma anche a un nuovo tipo di alimenti fermentati o addizionati con batteri portatori dei
geni mancanti. Per quanto riguarda i probiotici, il cui concetto è stato formulato per la prima volta, ai
primi del Novecento da Elie Metchnikoff, premio Nobel per la medicina, e la genomica dei probiotici, il
sequenziamento dei loro cromosomi e dei plasmdi in essi contenuti sta procedendo rapidamente.
L’assunzione da parte del consumatore con la dieta di batteri vivi, capaci di superare le barriere poste
dall’acidità dello stomaco e dai sali di bile del piccolo intestino e, quindi, di riprodursi nel colon del
microbiota, può modulare e stabilizzare la composizione del microbiota stesso, esercitando funzioni che
comportano un’attività metabolica utile all’individuo. Uno dei passaggi mancanti, però, per la
spiegazione di queste attività benefiche, era la comprensione dei meccanismi molecolari d’azione.
La disponibilità di numerose sequenze genomiche di batteri probiotici consente oggi l’analisi genomica
comparativa, che permette di confrontare genomi di batteri appartenenti alla stessa specie tassonomica
ma con comportamenti in vivo significativamente diversi. Fra le molte nuove conoscenze cosi acquisite
ricordiamo come sia ora:
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Arezzo – 24 novembre 2010
-è più chiaro il meccanismo di adesione agli epiteli intestinali
-sono stati chiariti i meccanismi di eliminazione di alcuni batteri patogeni.
I microrganismi che costituiscono il biota intestinale umano giocano poi altri ruoli di rilievo: per esempio,
favoriscono l’utilizzazione di alcuni nutrienti assunti con gli alimenti, influenzano in modo significativo lo
sviluppo ed il funzionamento del sistema immunitario; in questa funzione il loro ruolo è essenziale fin dai
primi giorni di vita.
L’interazione fra epitelio intestinale e batteri adesi è oggi una delle nuove frontiere della genomica
applicata ai probiotici.
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