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Le spugne: una potenziale fonte di batteri antimicrobici?

Individuare nuovi composti chimici da utilizzare possibilmente nel trattamento di tumori e identificare batteri potenzialmente antimicrobici: ecco due importanti ricerche per i farmacologi. Oggi alcuni scienziati stanno esplorando organismi marini per vedere cosa possano offrire.
Le spugne: una potenziale fonte di batteri antimicrobici?
La resistenza antibiotica e nuove cure per il cancro sono due sfide fondamentali per diverse discipline scientifiche. Mentre da un lato si cerca di trovare composti molecolari negli organismi che ci circondano, l'attenzione ora è rivolta alla vita subacquea.

Il progetto BluePharmTrain, finanziato dall’UE, si è concentrato sulle spugne marine, organismi che ospitano i composti più ricchi scoperti finora negli oceani. Sono molte le molecole interessanti scoperte, ma, ad oggi, sono mancate le modalità per acquisirne quantità significative.

Il potenziale, così attraente, è stato difficile da esplorare, in quanto di solito non è disponibile materiale sufficiente per avviare prove cliniche. Pertanto, l’obiettivo del progetto era superare tale ostacolo.

Risorse farmacologiche sotto le onde del mare

Le spugne marine ospitano popolazioni di microbi diversissime tra loro, e sono responsabili di produzioni da record mondiale di una pletora di molecole bioattive. Tuttavia, alcuni studi precedenti finalizzati alla coltivazione di spugne o dei relativi microbi per produrre composti bioattivi e fornire materiale biologico per sperimentazioni cliniche, sono stati per lo più infruttuosi.

«Ciò che ha reso il nostro progetto innovativo è stato il fatto che abbiamo integrato tecniche rivoluzionarie di sequenziamento del DNA», ha spiegato il coordinatore del progetto, il Dott. Detmer Sipkema, dell’Università di Wageningen, nei Paesi Bassi.

Come spiega il Dott. Sipkema, i recenti sviluppi concettuali e tecnologici nella genomica, transcrittomica e proteomica (le cosiddette tecnologie "omiche") hanno cambiato il modo in cui osserviamo i geni, le specie e le comunità. Queste innovazioni incidono inoltre su altre discipline, come l'ecologia e la biotecnologia, mettendo "vecchi problemi" in una nuova luce e permettendo ai ricercatori di superare gli ostacoli precedenti.

BluePharmTrain ha sfruttato questi approcci innovativi per ottenere un’idea migliore delle risposte fisiologiche delle spugne nei loro ambienti naturali, comprese le loro reazioni a fattori di stress, come i cambiamenti di temperatura. Scopo specifico del progetto è stato approfondire i simbionti batterici attualmente non coltivabili, nel tentativo di progettare metodi di coltivazione accuratamente su misura per questi batteri.

«Cercavamo batteri allo stato libero che contenessero cluster di geni simili a quelli rilevati nelle spugne», ha spiegato il Dott. Sipkema.

Trovare le spugne e "fissarle" per renderle stabili è stata la parte più facile: il team ha raccolto le spugne e le ha passate ai colleghi, che erano pronti ad applicare il fissativo. Si è passati quindi all’estrazione del DNA e dell’RNA.

«Tutti i risultati assomigliano a dei puzzle molto confusi: come una mescolanza di una quantità indefinita di puzzle», ma utilizzando un software molto sofisticato, il Dott. Sipkema e il suo team sono riusciti a decifrare la maggior parte dei dati. «Siamo riusciti a ricavare informazioni sui genomi dei batteri simbiotici più abbondanti (i veri produttori della maggioranza delle molecole), e questo ci ha consentito di identificare l’ospite dei cluster genici che codificano le molecole desiderate».

Nuovi orizzonti per trattamenti farmacologici

Risolvere questi puzzle ha permesso al progetto di saperne di più sulle caratteristiche del metabolismo dei batteri. «Ad esempio», spiega il Dott. Sipkema, «ora ne sappiamo di più sui batteri specifici responsabili della produzione di terpeni con tiocianati (che hanno proprietà antimicrobiche)». I ricercatori del team hanno anche idee più chiare su cosa potrebbe essere necessario per isolare le glicoproteine e i glicolipidi, presenti in abbondanti simbionti delle spugne.

Utilizzando l’analisi bioinformatica, i collaboratori del progetto sono riusciti a tracciare un batterio allo stato libero che produce un composto molto simile al politeonamide. I politeonamidi sono molecole altamente citotossiche prodotte da alcuni batteri simbiotici provenienti dalla spugna Theonella swinhoei, come ha scoperto il progetto. I ricercatori sono riusciti a modificare geneticamente questo batterio allo stato libero in modo da ricavarne diverse molecole simili ai politeonamidi, ma con diverse caratteristiche farmacologiche.

I vantaggi del progetto continuano

Il Dott. Sipkema è sicuro che la collaborazione oltre confine abbia contribuito positivamente alla sua ricerca. «La rete ha davvero funzionato come un team. Sono state stabilite collaborazioni molto strette per svolgere studi che i ricercatori davvero non sarebbero riusciti a condurre da soli. Questo ci ha aiutato a procedere più rapidamente e spendere i fondi della ricerca in modo più efficiente», afferma lo scienziato.

«La collaborazione costruita nell’arco di vita del progetto continua tutt’oggi e continuerà per diverso tempo. Vorrei sfruttare i contatti creati e andare avanti, approfittando del programma di formazione istituito per l’occasione e del grande spirito di collaborazione», conclude il Dott. Sipkema.

Argomenti

Life Sciences

Keywords

BluePharmTrain, farmacologia, spugna marina, simbiosi, cancro, antimicrobico, resistenza antibiotica, salute, batteri