La biologia dei sistemi applicata ai batteri intestinali
Le infrastrutture sanitarie rappresentano ambienti ideali per le infezioni da microbi resistenti agli antibiotici, a causa della presenza di pazienti immunocompromessi e della pressione di selezione applicata tramite l’impiego di numerosi antimicrobici. Per la sua capacità di formare biofilm con i propri vicini P. aeruginosa è una causa comune di infezioni croniche potenzialmente letali come la setticemia e la polmonite. Il progetto SYSBIOFILM (Systems biology of Pseudomonas aeruginosa in biofilms), finanziato dall’UE, ha applicato un approccio di sistema a livello genetico per identificare bersagli farmacologici candidati. I ricercatori hanno imitato specifici microambienti contenenti comunità microbiche protette con biofilm. Le ricostruzioni metaboliche del batterio hanno mostrato gli effetti di varie delezioni geniche sulla crescita all’interno di diversi ambienti di biofilm, e hanno identificato 26 geni essenziali. Nessuno di questi geni era essenziale in una sola condizione, ma i ricercatori hanno scoperto 17 combinazioni di 21 geni differenti che erano essenziali in modo condizionale. Le condizioni di ossigeno limitato erano efficaci nel rallentare la crescita microbica, e otto coppie di geni erano particolarmente promettenti come bersagli farmacologici. In un altro importante ramo della ricerca su P. aeruginosa SYSBIOFILM ha studiato l’impatto potenziale dei batteri presenti nell’intestino sul metabolismo umano generale. Negli individui sani P. aeruginosa si trova nell’intestino umano in livelli ridotti. Il modello integrato di Bacteroides thetaiotaomicron, elemento del microbiota intestinale, e la ricostruzione metabolica murina hanno permesso lo scambio di metaboliti. La variazione dei regimi alimentari in termini di grassi, proteine e carboidrati ha fornito esempi sia di competizione che di simbiosi attraverso un cross-feeding reciprocamente vantaggioso. Quest’analisi rappresenta una prima descrizione completa del co-metabolismo tra un ospite e il suo microbo commensale. Questo lavoro del progetto SYSBIOFILM ha affrontato due dei temi e delle sfide più importanti della biologia contemporanea. La resistenza antimicrobica e gli effetti olistici dei batteri intestinali sugli uomini hanno applicazioni di grande portata sulla sanità e sulle scienze della vita. I risultati sono stati pubblicati su due riviste di alto profilo sottoposte a revisone paritaria: PLoS One e Gut Microbes.
Parole chiave
Biologia dei sistemi, batteri intestinali, microbi resistenti agli antibiotici, biofilm, simbiosi
