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Finalmente un modo semplice per risolvere i complessi misteri del microbioma

I ricercatori Jason Papin (a sinistra) e Greg Medlock del Dipartimento di ingegneria biomedica dell’Università della Virginia. Insieme ai loro collaboratori hanno creato un modo semplice per esplorare il microbioma e potenzialmente manipolarlo a beneficio della salute umana.

Nuovo approccio: un passo importante per progettare il microbioma a beneficio della salute.

Questo è chiaro: i minuscoli batteri che vivono dentro di noi sono tremendamente importanti per la nostra salute e il nostro benessere, influenzando tutto, dal nostro umore al rischio di autismo. Ma capire come interagiscono queste moltitudini di microbi – e come influenzano la salute umana – è un compito gigantesco, simile al contare i granelli di sabbia su una spiaggia.

Pubblicità e progresso

I ricercatori dell’Università della Virginia e i loro collaboratori, tuttavia, hanno escogitato un modo per capire non solo cosa sta succedendo, ma perché. Combinando la modellazione computerizzata all’avanguardia con il legwork di laboratorio vecchio stile, hanno sviluppato una sfera di cristallo per prevedere come interagiranno i microrganismi e gli effetti a catena che queste interazioni avranno. È solo comprendendo ciò che gli scienziati possono sperare di manipolare il microbioma, poiché gli organismi sono noti collettivamente, per curare le malattie e migliorare la salute umana.

“Negli ultimi anni, siamo arrivati ??ad apprezzare i batteri che vivono dentro e sono fondamentali per molte funzioni salutari”, ha affermato il ricercatore Jason Papin, PhD. Ma ha notato che è molto più quello che non sappiamo di quanto sappiamo. Troppo spesso, gli scienziati si ritrovano a brancolare nel buio, specialmente quando cercano di ingegnerizzare il microbioma a beneficio della salute. “La maggior parte di ciò che vediamo è molto correlativo”, ha detto Papin. “Vediamo la presenza dei batteri, ciò che è veramente carente sono i meccanismi attuali”.

Il nuovo approccio sviluppato da Papin e dai suoi collaboratori lo cambierà.

Trovare elementi difficili

Papin e un dottorando nel suo laboratorio, Greg Medlock, desideravano informazioni concrete: quali molecole vengono prodotte da particolari batteri? Quali batteri stanno quindi usando quelle molecole? Quali sono gli effetti finali sulle popolazioni di diversi batteri? La sfida era trovare quelle risposte in un sistema così vasto e complesso.

La soluzione stava iniziando a prendere forma. Come diceva Medlock, “Dovresti fare un passo indietro.”

First Medlock ha esaminato individualmente sei specie di batteri. Poi ha guardato le loro interazioni a coppie – 15 coppie in totale. Con questi dati, i ricercatori sono stati in grado di sviluppare una simulazione al computer. L’obiettivo era quello di essere in grado di prevedere cosa sarebbe successo: come le diverse specie sono cresciute insieme, le molecole che producono e consumano corrispondono a ciò che ci si aspettava? In che modo queste interazioni influenzerebbero le popolazioni di ciascuna specie?

I ricercatori sono poi tornati in studio per convalidare le loro previsioni. Il risultato è stato duro da ottenere ma sono tra i primi del suo genere, facendo luce sui meccanismi interni del microbioma. Ma l’importanza della ricerca non è solo nei risultati, ma nell’approccio che gli scienziati hanno creato. Lo chiamano “pipeline sperimentale e computazionale” e apre la strada a una ricerca veloce e fattuale che esamina molti aspetti diversi del microbioma. Ciò avrà enormi benefici nella ricerca per manipolare il microbioma e migliorare la salute umana. Ora, se gli scienziati pensano che l’aumento di un particolare tipo di batteri sarebbe vantaggioso, o se vogliono ridurne uno dannoso, possono determinare come riuscire a farlo accadere. “Una volta che hai questa conoscenza, puoi effettivamente intervenire, puoi effettivamente controllare”, ha detto Papin.

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