Microbioma, avanza la tecnologia delle pillole per il campionamento

Sono stati fatti notevoli progressi nello sviluppo di un piccolo dispositivo delle dimensioni di una pillola vitaminica. Lo riporta un comunicato della Tufts University School of Engineering, una delle dieci scuole che compongo l’ateneo del Massachusetts.

Il dispositivo in questione può essere ingerito e attraversare il tratto gastrointestinale, permettendo di campionare l’intero inventario di microrganismi presenti, ottenendo quindi un ulteriore potenziale per avanzare la ricerca sulla relazione tra i batteri intestinali e una vasta gamma di condizioni di salute, e potrebbe anche essere utilizzato come strumento diagnostico per regolare il microbioma o somministrare farmaci per trattare queste condizioni.

Il dispositivo ha superato la caratterizzazione preclinica, come riportato sulla rivista Device, aprendo la strada ai prossimi studi clinici sugli esseri umani. È dotato di un esterno morbido ed elastico, stampato in 3D, con aperture laterali che si attivano in risposta al cambiamento di acidità quando la pillola raggiunge l’intestino tenue.

La pillola utilizza microvalvole elastiche con sfere di poliacrilato che si gonfiano per chiudere le aperture una volta raccolto il contenuto intestinale. Questa tecnologia è stata sviluppata al Tufts Nano Lab da un team guidato dal professor Sameer Sonkusale, insieme al ricercatore post-dottorato Ruben Del-Rio-Ruiz, autore principale dello studio preclinico.

Un secondo team, guidato dal professor John Widmer della Cummings School of Veterinary Medicine della Tufts University e assistito dalla dottoranda Debora Silva, ha effettuato i test sugli animali e analizzato i campioni raccolti dalla pillola.

Rispetto alle versioni precedenti, i miglioramenti includono un esterno morbido ed elastico invece di un guscio rigido, rendendo la pillola più facile da ingerire, e un controllo significativamente migliore sul campionamento localizzato del microbioma nell’intestino tenue.

Le tecniche attuali per studiare il microbioma intestinale si basano principalmente sui campioni fecali. Questa nuova tecnologia rappresenta un importante passo avanti nella comprensione della funzione delle migliaia di specie microbiche che popolano l’intero tratto gastrointestinale e dei loro effetti sulla salute.

Il microbioma, l’insieme dei microbi (batteri, virus, funghi e altri microrganismi) che vivono nel corpo umano, soprattutto nell’intestino, ha un ruolo cruciale per la salute dell’organismo.

La sua importanza, di cui la scienza si sta occupando da poco tempo, può essere riassunta in vari punti.

• Digestione e metabolismo: il microbioma intestinale aiuta a digerire il cibo e a metabolizzare i nutrienti che il nostro corpo da solo non sarebbe in grado di processare. Alcuni batteri producono enzimi che scompongono carboidrati complessi, fibre e proteine, facilitando l’assorbimento dei nutrienti.

• Produzione di vitamine e composti benefici: i microbi intestinali producono vitamine (come la vitamina K e alcune vitamine del gruppo B) e acidi grassi a catena corta (SCFA) come l’acido butirrico, propionico e acetico, che hanno effetti benefici sulla salute intestinale e sistemica.

• Modulazione del sistema immunitario: il microbioma gioca un ruolo cruciale nella formazione e nella modulazione del sistema immunitario. Esso aiuta a educare il sistema immunitario a distinguere tra microrganismi patogeni e non patogeni e a mantenere l’equilibrio immunitario, prevenendo così le malattie autoimmuni e infiammatorie.

• Protezione contro i patogeni: i batteri benefici del microbioma intestinale competono con i patogeni per i nutrienti e lo spazio, producendo anche sostanze antimicrobiche che inibiscono la crescita dei patogeni.

• Regolazione del peso corporeo e metabolismo energetico: il microbioma influisce sul metabolismo energetico e può avere un ruolo nella regolazione del peso corporeo. Alcuni studi hanno collegato squilibri nel microbioma (disbiosi) a obesità e sindrome metabolica.

• Influenza sulla salute mentale: il microbioma intestinale è collegato all’asse intestino-cervello, influenzando la salute mentale e il comportamento. Ci sono evidenze che suggeriscono un legame tra disbiosi intestinale e disturbi come la depressione e l’ansia.

• Sviluppo e funzionamento del sistema nervoso centrale: il microbioma può influenzare lo sviluppo e il funzionamento del sistema nervoso centrale, contribuendo alla produzione di neurotrasmettitori e modulando le vie infiammatorie.

• Prevenzione di malattie croniche: un microbioma sano è associato a un minor rischio di malattie croniche come malattie cardiovascolari, diabete di tipo 2, e alcune forme di cancro. La diversità e la composizione del microbioma possono influenzare la suscettibilità a queste malattie.

La ricerca sul microbioma è ancora in evoluzione, ma è chiaro che esso gioca un ruolo fondamentale in molti aspetti della salute umana. Mantenere un microbioma equilibrato attraverso una dieta sana, ricca di fibre e probiotici, e uno stile di vita sano è essenziale per promuovere il benessere generale.

Il microbioma riveste un ruolo potenzialmente rivoluzionario per il futuro della medicina, con implicazioni che potrebbero trasformare il modo in cui comprendiamo, preveniamo e trattiamo molte malattie.

Esso potrebbe essere fondamentale per l’avanzamento di strumenti di diagnosi personalizzata come biomarcatori di malattie per diagnosticare precocemente malattie complesse come il cancro, le malattie infiammatorie intestinali e i disturbi metabolici. Un’analisi dettagliata del microbioma di un individuo potrebbe aiutare a personalizzare la diagnosi e a comprendere meglio la predisposizione alle malattie.

Il microbioma potrebbe quindi portare a trattamenti personalizzati e medicina di precisione con l’uso di probiotici e prebiotici (e, qualcuno ipotizza, anche «postbiotici») sviluppando trattamenti specifici per modulare il microbioma in modo da prevenire o trattare malattie specifiche.

Nelle terapie microbiomiche si discute anche del Trapianto di Microbiota Fecale (FMT), utilizzato per trattare infezioni da Clostridium difficile e altre condizioni, ma che in futuro potrebbe essere applicato per una gamma più ampia di malattie.

Vi è quindi il ramo della modulazione del Sistema Immunitario, cioè la manipolazione del microbioma per trattare malattie autoimmuni e infiammatorie croniche, come la malattia di Crohn, la colite ulcerosa, e l’artrite reumatoide.

Il microbioma viene coinvolto anche in terapie di gestione del peso, ipotizzando trattamenti mirati al microbioma per aiutare nella gestione del peso e nella prevenzione dell’obesità; e nelle malattie metaboliche, con il possibile sviluppo di terapie per condizioni come il diabete di tipo 2 e la sindrome metabolica attraverso la modulazione del microbioma.

Altri campi in cui si può concentrare la ricerca sono la prevenzione e il trattamento del cancro (con l’identificazione di microbiomi specifici associati a vari tipi di cancro e sviluppo di terapie per modificarli) e persino il supporto alla chemioterapia, dove è stato immaginato un uso di probiotici per migliorare la tolleranza ai trattamenti chemioterapici e ridurre gli effetti collaterali.

Infine si parla di «psicobiotici», cioè della creazione di probiotici e prebiotici specifici per migliorare la salute mentale, trattando condizioni come depressione, ansia e autismo. L’argomento è il sempre più evidente asse intestino-cervello, di cui la medicina cerca la comprensione per trattare malattie neurologiche e psichiatriche.

Il futuro della medicina potrebbe vedere il microbioma integrato in molteplici aspetti della cura del paziente, promuovendo un approccio più olistico e personalizzato alla salute e al trattamento delle malattie. Questo richiederà un continuo progresso nella ricerca e una maggiore comprensione delle complesse interazioni tra microbioma e ospite. Il loro studio è stato reso possibile grazie all’abbattimento del costo delle analisi genetiche, tuttavia siamo davvero solo agli inizi.

Come riportato da Renovatio 21, ricerche recenti stanno portando avanti nuovi tipi di antibiotici che risparmiano il microbiota.

SOSTIENI RENOVATIO 21