Genoma Stories

Il microbioma umano

Pubblicato il 7 Maggio 2019

Di Pietro Greco – Non sono passati nemmeno tre lustri – sostiene l’autorevole NIH Office of Strategic Coordination in un voluminoso rapporto pubblicato il 26 febbraio 2019 – da quando i costi del sequenziamento del DNA, compreso quello umano, sono stati abbattuti abbastanza da consentire all’Istituto Nazionale della Sanità degli Stati Uniti (NIH, appunto) il varo di un progetto, lo studio del microbioma presente nel corpo umano, che ha contribuito a inaugurare una nuova disciplina scientifica: lo studio del microbioma e le conseguenti applicazioni, anche terapeutiche. 

 Il progetto dell’Ufficio di Coordinamento Strategico dell’NIH è durato dieci anni (dal 2007 al 2016) ed è stato diviso in due fasi: nella prima, dal 2007 al 2012, è stata condotta un’indagine sia per mappare la presenza del microbioma nei cinque principali habitat del corpo umano (bocca, pelle, narici, intestino e tratto urogenitale) sia per verificare se una comunità microbica caratteristica sia associata a uno specifico stato di salute dell’ospite.

Nella seconda fase (dal 2013 al 2016) si è cercato di creare un insieme integrato di dati delle proprietà biologiche sia del microbioma sia dell’ospite umano. Per capire quali sono le relazioni all’interno del corpo tra questi due attori: i microbioti e l’uomo.

Ma questo dell’NIH non è che uno di una serie crescente di progetti portati avanti in questi ultimi lustri in centri di ricerca sparsi nell’intero pianeta. Tra loro c’è l’Istituto di Chimica Biomolecolare del CNR di Pozzuoli, il cui già direttore, Vincenzo Di Marzo, considerato un’autorità mondiale, è stato chiamato dall’Università Laval di Quebec City, in Canada, per sviluppare un vero e proprio hub di ricerca sul microbioma.

Non c’è dubbio alcuno: il campo è, come sostiene l’NIH, di importanza strategica. E sta già registrando ricadute cliniche. Per esempio si stanno sperimentando trapianti di feci, che magari suscitano un po’ di disgusto ma si stanno rivelando di successo. Nel medesimo tempo più lo studiamo, il microbioma, più vediamo crollare molte nostre convinzioni filosofiche. Per esempio quelle intorno alla nostra identità di umani.

Già, ma cos’è il microbioma? Beh, diciamo che si tratta di un insieme variegato di materiale genetico e di microbi: di miliardi e miliardi di microrganismi di diverso tipo e genere che caratterizzano un certo ambiente. Anzi, tutti gli ambienti. Compreso l’ambiente umano.

Anche nell’uomo il microbioma è dappertutto: nei cinque ambienti indagati dall’NIH, certo, ma anche nel cervello. Sono di specie, appunto, le più diverse: virus, batteri; archeobatteri; eucarioti come protozoi, funghi e nematodi. E sono tantissimi: nel corpo di ciascuno di noi – ricordano Roman M. Stilling e un gruppo di suoi colleghi in un articolo pubblicato non molto tempo fa su Frontiers in Cellular and Infection Microbiology – vi sono qualcosa come 100.000 miliardi di cellule non umane, per un peso complessivo compreso tra 1 e 2 chilogrammi e con un patrimonio genetico che ammonta a 9,9 milioni di geni non umani. Ma nel nostro DNA i geni sono 20.000 o poco più. Basta fare, dunque, un semplice conto per verificare che nel nostro organismo per ogni gene “nostro” vi sono attivi almeno 500 geni “altri”. I soli batteri amici – come quelli chiamati in causa con il trapianto di feci – sono di 40.000 specie appartenenti a 1.800 generi diversi. E non sono, i microbioti, solo fuori dal nostro DNA. Sono anche dentro il DNA umano: si calcola che l’8% almeno del nostro genoma sia costituito da virus entrati in noi in tempi diversi e che con noi si sono co-evoluti. Sono tanto importanti, i virus, da averci indotto a definire una sottoclasse del microbioma, il viroma.

Tutti questi ospiti formano un insieme, anche genetico, senza il quale non solo non potremmo vivere, ma non ci saremmo neppure potuti evolvere.

Ne discende che noi uomini sedicenti sapienti siamo tutt’altro che degli esseri unici: siamo, in realtà, dei simbionti. E non possiamo vivere che in simbiosi.

Non solo noi, per la verità. È un simbionte ogni animale e ogni pianta e ogni organismo vivente che consideriamo (chissà perché) superiore. Anzi, la simbiosi – la convivenza cooperativa tra “diversi” – è diffusa persino tra gli organismi unicellulari.         La simbiosi – la convivenza cooperativa tra “diversi” – è universale.

Il che significa che c’è un dialogo incessante anche tra genomi diversi. I nostri microscopici ospiti interagiscono con il nostro genoma (oltre che con il genoma dei loro simili). Tanto che molti biologi propongono di considerare il microbiota alla stregua dei mitocondri, ovvero di quegli organelli dotati di materiale genetico attivo presenti nelle nostre cellule fuori dal nucleo (dove si concentra la gran parte del DNA). Secondo Stilling e colleghi, il genoma dei nostri ospiti funziona come un filtro (fa passare i microbi amici e respinge quelli “giudicati” dannosi nei diversi tessuti del nostro corpo) e persino da addomesticatore: inducendo i microbi che arrivano dall’esterno ad adattarsi all’ambiente del nostro corpo.

La presenza dei microbioti è così onnipervasiva che, di recente, i biomedici hanno dovuto abbattere un radicato paradigma, secondo cui il feto vive nel grembo materno in un ambiente del tutto asettico. Non è affatto vero: anche il feto nel suo corpicino ospita miliardi di microscopici amici. Anche se ne assume in maniera più importante e complessa quando passa per il canale del parto e viene infine alla luce.

Attenzione, però. Il microbiota non è uguale per tutti gli esseri viventi. Persino tra noi Homo sapiens non ci sono due individui che hanno il medesimo gruppo di amici invisibili. La composizione del microbiota dipende dall’età, dal sesso, dalle condizioni ambientali. Cosicché il microbiota di ogni individuo non solo è unico, ma cambia nel corso della vita. Per esempio: la flora intestinale della madre, che assolve a molte funzioni anche per il nascituro, non è stabile, ma si modifica e non di poco durante la gravidanza.

Ecco, dunque, una ricaduta estremamente positiva del sequenziamento del DNA. Questa tecnica ci ha consentito di scoprire un intero mondo. Un mondo che non è fuori, ma dentro di noi. Un mondo che, in qualche modo, è noi.

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