(Credit: P. Hawtin / Photo Researchers, Inc.)

Grazie ai nuovi metodi di sequenziamento del DNA, gli scienziati possono oggi analizzare i genomi di intere comunità microbiche. È la cosiddetta “metagenomica”.

“Un territorio ancora del tutto inesplorato”, dice George Weinstock, co-direttore dello Human Sequencing Center al Baylor College of Medicine di Houston. Dato che solo l'1% dei batteri presenti nel corpo umano può essere cresciuto in laboratorio.

Comparando le comunità microbiche di persone di differenti età, origini e stati di salute, i ricercatori sperano di riuscire a capire in che modo i microorganismi possono prevenire o aumentare il rischio di certe malattie e se possono essere geneticamente manipolati.

Vi sono attualmente in corso diversi progetti metagenomici, tra cui l'analisi dei microbi che vivono nell'intestino e sulla pelle, che richiedono però un grande sforzo, sulla linea dello Human Genome Project.

“Anche se i micro-genomi sono un millesimo del genoma umano, in totale superano di gran lunga il numero di geni del corpo umano, perché esistono tante differenti specie”, dice Weinstock. “I risultati ci forniranno una nuova prospettiva sull'evoluzione umano-microbica”, dice Jeffrey Gordon, un microbiologo della Washington University di St. Louis.

Una ricerca effettuata dal laboratorio di Gordon ha già mostrato ad esempio che nelle persone obese vivono comunità microbiche differenti, e che quando queste persone perdono peso anche i loro microbi si trasformano, diventando più simili a quelli delle persone non obese.

Per riuscire ad interpretare il “microbioma” umano, gli scienziati dovranno analizzare le variazioni che occorrono nelle comunità microbiche tra diverse persone e diverse popolazioni. La cosa è resa ancor più complicata dal fatto che, mentre il genoma di un individuo umano è statico, il “metagenoma” microbico è dinamico e fluttuante. Dunque, per ottenere una analisi accurata del microbioma di una persona serviranno sequenziamenti multipli.

Tre centri di sequenziamento - del Baylor College, del Broad Institute e della Washington University - hanno già avuto i finanziamenti per procedere al sequenziamento di alcuni microrganismi che vivono nell'intestino e che possono essere cresciuti in laboratorio.

“La metagenomica”, dice Gordon, “indaga una sorta di dimensione trascendente, super-organica, che emerge dalla stretta interazione dell'organismo umano con i propri micro-ospiti”.

Stephen Quake, un bioingegnere della Stanford University, ha progettato un dispositivo microfluidico che i microbiologi potranno usare per isolare singole cellule batteriche e sequenziarne il genoma. Il chip, che può gestire otto campioni alla volta, comprende una serie di minuscoli condotti e valvole che trasportano e smistano le cellule batteriche aggiungendo o rimuovendo agenti chimici, in modo da isolare il materiale genetico e procedere alla copiatura del DNA.

(Credit: Stephen Quake, Stanford University)

I ricercatori del team di Quake hanno utilizzato il dispositivo per isolare e copiare il DNA di un batterio orale, che hanno poi sequenziato. Riguardo la metagenomica, Quake dice che “si perde di vista l'unità di base, ovvero la singola cellula. Non si può dire quale gene derivi da quale organismo”.

“Il sequenziamento delle singole cellule aumenterà di molto la comprensione da parte dei microbiologi delle comunità batteriche complesse che esistono nel nostro corpo”, dice Anthony Chow, professore di Medicina presso la University of British Columbia.

(Pubblicato su Ecplanet 12-12-2007)

Viewing Bacterial Dark Matter Technology Review 26 luglio 2007

THE NEW SCIENCE OF METAGENOMICS Revealing the Secrets of Our Microbial Planet

Stanford University

Human Genome Project

University of Washington

Baylor College of Medicine

Broad Institute of MIT and Harvard

Washington University in St. Louis

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