Un giro di batteri | UniTrentoMag

Lo studio nasce da un’intuizione: non siamo soli nel nostro corpo e coloro che vivono con noi si muovono anche verso i nostri vicini. Nicola Segataprofessore di Genetica presso il Dipartimento di Biologia Cellulare, Computazionale e Integrata – Cibio, ha vinto il suo secondo premio Erc Consolidator Grant parte da questa idea.

Dottorato di ricerca in informatica, un’esperienza triennale a Boston e un progetto su metagenoma umano, Segata decise di tornare a Trento e dedicarsi allo studio del microbioma quando questo era ancora un campo inesplorato e da cui era affascinato, come lui stesso afferma. «Ho scelto di dedicare la mia esperienza e la mia ricerca alla comprensione delle caratteristiche biologiche degli organismi microbici che popolano l’il corpo umano e le loro potenziali implicazioni anche in campo applicativo, a supporto dellae nuove frontiere della medicina con le nostre conoscenze.”
Come in una danza antica, miliardi di microrganismi si muovono dentro di noi. Ma questi esseri che nascono e vivono con noi, come la nostra specie, non si limitano a colonizzare una sola terra. Con una grande voglia di avventura, si muovono verso nuovi territori, cioè altri esseri umani. E Questo è il cuore del progetto: studiare la trasmissione del microbiomascopri da dove provengono i nuovi batteri che acquisiamo nel corso della nostra vita.
«Il nostro corpo, dalla pelle, alla cavità orale, all’intestino – spiega Segata – è abitato da miliardi di microrganismi incluso batterivirus e funghi, che compongono il microbioma umano. Ognuno di noi, finché non siamo nel grembo materno, è sterile. La prima “colonizzazione” del nostro corpo da parte di queste cellule microscopiche avviene attraverso la madre già durante il partoQuesto è emerso da uno studio che abbiamo condotto qualche anno fa all’ospedale Santa Chiara di Trento su alcune mamme e sui loro neonati, che ha permesso di tracciare il passaggio del microbioma”.
Tuttavia, il microbioma cambia nel corso della vita, influenzato dallo stile di vita, dalla dieta, dall’età. Ma anche dalle interazioni sociali. La conferma arriva da un secondo studio, pubblicato l’anno scorso come primo passo del progetto Erc, dove era visto come gli individui adulti che vivono nella stessa famiglia hanno un ceppo microbico condiviso. E sta per essere ulteriormente confermato da uno studio in corso questa volta in alcuni asili nido di Trento. Sono stati raccolti campioni orali e fecali di bambini e bambine, prima del loro ingresso al nido e poi, dopo sei mesi di frequenza. “Il risultato è stato illuminante”, racconta l’insegnante. In questo lasso di tempo, infatti, bambini e bambine avevano sviluppato più batteri in comune tra loro che con i genitori.
Una scoperta che forse potrà impressionare qualcuno, ma che nasconde anche un lato romantico. «Quando siamo insieme ad altre persone, non condividiamo solo uno spazio – sottolinea Segata – ma condividiamo in parte anche la grande popolazione di microrganismi che vivono dentro di noi. Questo ci permette di ipotizzare che avviene la trasmissione del microbioma principalmente da persona a persona».
Ma non dovremmo immaginare questi microrganismi come orde di barbari che invadono i nostri corpi. Tra questi batteri, molti ci aiutano a rimanere sani. “Questi esseri microscopici influenzano il nostro sistema immunitario”, spiega il professore, “quindi un microbioma sano consente al nostro corpo di combattere le infezioni e assimilare alcune molecole positive per la nostra salute”. Conoscere il microbioma e la sua trasmissione è importante nel caso di malattie immunomediatein cui il sistema immunitario provoca situazioni patologiche, ed è essenziale per la prevenzione di alcune patologie. “La nostra ipotesi prevede la possibilità di promuovere la trasmissione dei batteri positivi e di inibire quella dei batteri negativi a fini terapeutici”, aggiunge Segata.
Per studiare il microbioma, Nicola Segata utilizza una tecnica innovativa: la metagenomica. Si basa sul sequenziamento del materiale genetico di un’intera comunità microbica, senza la necessità di coltivare ogni singolo microrganismo (un processo lungo e costoso), e sull’analisi computazionale di questi dati. Per seguire le tracce del microbioma, il sequenziamento metagenomico è stato applicato a soggetti molto diversi: tra questi anche la mummia di Similaun. Per comprendere come il nostro microbioma è cambiato durante l’evoluzione umana.
Ma cosa significa conseguire un ERC e perché è importante?
«IL Erc consentire grande libertà di sviluppo per la propria ricercasoprattutto in direzioni inesplorateL’assegnazione di questo finanziamento Ci rende molto orgogliosi come gruppo di ricercama rappresenta soprattutto una grande opportunità: la possibilità di proseguire una ricerca in cui crediamo molto, con creatività e passione. Nel mio laboratorio – prosegue – ci sono figure molto diverse tra loro, dal biologo al matematico, dall’informatico all’odontoiatra, dal microbiologo all’antropologo, una multidisciplinarietà che allarga i nostri orizzonti e ci permette di continuare a imparare”.
Importante è anche l’aspetto divulgativo della ricerca scientificatra gli obiettivi della Terza missione perseguiti dall’Università. «Grazie al progetto Erc abbiamo dato sfogo alle menti più creative del nostro laboratorio realizzando dei veri e propri batteri “colonizzatori”. Si tratta di pupazzi con le loro sembianze. Con questi “mostri” di peluche siamo in grado di spiegare agli adulti, ma anche a un pubblico molto più giovane, il ruolo del microbioma e il suo impatto sul nostro organismo».

Circondato da batteri

L’obiettivo del progetto ERC “MicroTouch” di Nicola Segata è comprendere l’impatto della vita sociale sul microbioma

L’ipotesi per questo studio è la seguente: non siamo soli nel nostro corpo, e anche coloro che vivono con noi si muoveranno verso i nostri vicini. Nicola SegataProfessore di Genetica presso il Dipartimento di Biologia Cellulare, Computazionale e Integrata – Cibio, ha conseguito il suo secondo Borsa di studio ERC Consolidator sulla base di questa idea.

Dopo un dottorato di ricerca in informatica, tre anni a Boston e un progetto sul metagenoma umano, Segata decise di tornare a Trento e dedicarsi allo studio del microbioma quando questo era ancora un campo di studio piuttosto inesplorato che lo affascinava, come racconta lui stesso. “Ho scelto di focalizzare il mio lavoro e la mia ricerca sulla comprensione delle caratteristiche biologiche degli organismi microbici che abitano il corpo umano e del loro potenziale impatto, anche in termini di applicazioni, per espandere le frontiere della medicina con la nostra conoscenza.”

Come una danza antica, miliardi di microrganismi si muovono nel nostro corpo. Nascono e vivono con noi e, come la nostra specie, non si limitano ad occupare un solo Paese: hanno una grande voglia di avventura e quindi si spostano verso nuovi territori, cioè verso altri esseri umani. Ed è proprio questo il cuore del progetto: studiare la trasmissione del microbioma, per scoprire da dove provengono i nuovi batteri che acquisiamo nel corso della nostra vita.

“Il nostro corpo, nella pelle, nella cavità orale, nell’intestino – spiega Segata – è abitato da miliardi di microrganismi tra cui batteri, virus e funghi, che costituiscono il microbioma umano. I feti nell’utero sono sterili. La prima “colonizzazione” del nostro corpo da parte di queste cellule microscopiche avviene tramite la madre al momento del parto. È quanto emerge da uno studio che abbiamo condotto qualche anno fa all’Ospedale Santa Chiara di Trento su un gruppo di mamme e sui loro neonati, che ci ha permesso di identificare il trasferimento del microbioma».

Tuttavia, il microbioma cambia nel corso della vitapoiché è influenzato dallo stile di vita, dalla dieta e dall’età, ad esempio, ma anche dalle interazioni sociali. Ciò è stato confermato da un secondo studio che abbiamo pubblicato l’anno scorso come primo passo del progetto ERC. Ha dimostrato che gli individui adulti che vivono nella stessa famiglia condividono i loro ceppi microbici. E questo sta per essere ulteriormente confermato da uno studio che stiamo conducendo in diversi asili nido di Trento. Abbiamo raccolto campioni orali e fecali dai bambini, prima del loro ingresso all’asilo nido e dopo sei mesi di frequenza. “I risultati dello studio sono stati sorprendenti”, afferma Segata. Infatti, in questo arco di tempo, i bambini hanno sviluppato più batteri in comune tra loro che con i genitori.

È una scoperta impressionante, ma ha anche un lato romantico.”Quando passiamo del tempo con altre personenon condividiamo solo uno spazio – sottolinea Segata – condividiamo anche parte della grande popolazione di microrganismi che abitano il nostro corpoPer questo motivo, possiamo suggerire che la trasmissione del microbioma avviene principalmente da persona a persona.”

Tuttavia, non dovremmo immaginare questi microrganismi come orde di barbari che invadono i nostri corpi. Molti di questi batteri ci aiutano a rimanere sani“Questi esseri microscopici influenzano il nostro sistema immunitario – continua. Un microbioma sano aiuta il nostro corpo a combattere le infezioni e ad assimilare molecole che fanno bene alla nostra salute.” Conoscere il microbioma e la sua trasmissione è importante nel caso di malattie immunomediatedove il sistema immunitario provoca la malattia, ed è fondamentale per la prevenzione di alcune patologie. “La nostra ipotesi è che potrebbe essere possibile facilitare la trasmissione dei batteri benefici e inibire quella dei batteri nocivi a fini terapeutici”, aggiunge Segata.

Per studiare il microbioma, Nicola Segata utilizza metagenomica, un approccio innovativo. Consiste nella sequenziamento del materiale genetico di un’intera comunità microbicasenza la necessità di coltivare ogni microrganismo (un processo lungo e costoso) e nell’analisi computazionale di questi dati. Per seguire le tracce del microbioma, è stato utilizzato l’approccio del sequenziamento metagenomico per ricostruire il microbioma di individui molto diversi, tra cui Ötzi, l’Uomo venuto dal ghiaccio, e comprendere come il nostro microbioma è cambiato durante l’evoluzione umana.

Cosa significa l’assegnazione di un ERC? Perché è un traguardo importante?

“Le sovvenzioni ERC offrono ai ricercatori l’opportunità di perseguire liberamente i propri interessi di ricerca in direzioni inesplorate. L’assegnazione di un ERC ci rende molto orgogliosi come gruppo di ricerca, in particolare perché significa che possiamo continuare il nostro lavoro con creatività e passione. Le persone nel mio laboratorio – continua – provengono da background molto diversi: biologia, matematica, informatica, odontoiatria, microbiologia e antropologia: questa multidisciplinarità amplia i nostri orizzonti e ci permette di continuare ad imparare.”

La diffusione della ricerca scientifica è anche importante, ed è tra gli obiettivi della terza missione dell’Università. “Grazie al progetto ERC, le menti più creative e brillanti del nostro laboratorio hanno creato dei veri e propri pupazzi che sembrano batteri. Questi mostri pelosi ci aiutano a spiegare il ruolo del microbioma e il suo impatto sul nostro corpo agli adulti, ma anche a un pubblico molto più giovane.”