In che modo le batteriocine possono influire sul microbioma intestinale
Il microbioma intestinale umano è un luogo complesso, popolato da una vasta gamma di microrganismi, molti dei quali incidono direttamente sulla nostra salute e sul nostro benessere generale. «Questa evidente associazione tra microbioma e salute ha determinato l’urgente necessità di sviluppare strumenti che possano essere utilizzati per plasmare in modo prevedibile il microbiota intestinale», afferma Natalia Ríos Colombo, ricercatrice presso lo University College Cork e borsista Marie Skłodowska-Curie. Uno di questi strumenti è l’introduzione delle batteriocine, peptidi antimicrobici prodotti da molti batteri che uccidono altri tipi di batteri. «Le batteriocine sono modulatori naturali del microbioma umano ed è anche per questo che stanno suscitando sempre più interesse come potenziali strumenti di editing del microbioma», spiega Colin Hill, professore di sicurezza alimentare microbica presso la Scuola di microbiologia dello University College Cork. Con il supporto del progetto BIOMA, finanziato dall’UE, Colombo, sotto la supervisione di Hill, ha deciso di capire meglio il ruolo delle batteriocine nel decidere la composizione e la funzionalità complessive del microbioma intestinale.
Effetti delle batteriocine
Per iniziare, Colombo ha creato ceppi di batteri altrimenti identici, produttori o meno di batteriocine, e li ha poi aggiunti a comunità sintetiche stabili. «Da qui, siamo rimasti in attesa dei possibili effetti e abbiamo verificato se riuscivamo a prevederli», aggiunge Hill. I ricercatori hanno scoperto che l’introduzione di ceppi produttori di batteriocine influiva effettivamente sulla composizione complessiva del microbioma. Secondo Colombo, l’effetto più evidente è stato quello sui microbi sensibili alla batteriocina. Tuttavia, la ricercatrice ha notato anche alcuni effetti fuori bersaglio, come nel caso in cui una batteriocina appena introdotta uccida il ceppo batterico A, che stava già producendo una batteriocina diversa che aveva come bersaglio il ceppo batterico B. «In questo caso, la batteriocina introdotta ha determinato una diminuzione attesa del ceppo A, ma anche un aumento del ceppo B che sarebbe apparso imprevisto se la seconda batteriocina non fosse stata nota», osserva Colombo.
Modelli matematici prevedono gli effetti della batteriocina sulla composizione del microbioma
Il progetto non solo ha confermato gli effetti della batteriocina sulla composizione del microbioma, ma i ricercatori hanno anche scoperto che è possibile prevederli utilizzando semplici modelli matematici. Sebbene tale modellizzazione matematica non facesse originariamente parte del piano del progetto BIOMA, si è rivelata uno degli esiti principali del progetto. «Natalia si è avvalsa della consulenza di matematici e ha introdotto lei stessa il modello, che ci ha dato la possibilità di prevedere il risultato di un esperimento complesso e poi di osservarne lo svolgimento nella realtà», osserva Hill. Questa capacità di prevedere i risultati è importante, dato che ogni volta che si introduce qualcosa nel tentativo di eliminare un ceppo bersaglio ci saranno sempre delle conseguenze. «Con un numero sufficiente di informazioni fondamentali, dovremmo essere in grado di prevedere eventuali effetti secondari e inaspettati e di prendere provvedimenti per assicurarci di non fare più male che bene», afferma Colombo.
Regolare la composizione del microbioma
Mentre il progetto BIOMA si è ormai concluso, resta la necessità di comprendere a fondo le forze che plasmano i microbiomi e la loro funzionalità. Ecco perché il team di ricerca sta attualmente valutando la possibilità di progettare interventi in grado di manipolare deliberatamente i microbiomi per ottenere benefici per la salute. «Ci servono sistemi per plasmare deliberatamente i microbiomi e il progetto BIOMA ci ha sicuramente fornito alcuni strumenti interessanti per farlo», conclude Hill.
Parole chiave
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