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Progettare diete sane – con analisi al computer

Un nuovo modello matematico per l’interazione dei batteri nell’intestino potrebbe aiutare a progettare nuovi probiotici e diete su misura per prevenire le malattie. La ricerca, della Chalmers University of Technology in Svezia, è stata recentemente pubblicata sulla rivista PNAS.
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Un nuovo modello matematico per l’interazione dei batteri nell’intestino potrebbe aiutare a progettare nuovi probiotici e diete su misura per prevenire le malattie. La ricerca, della Chalmers University of Technology in Svezia, è stata recentemente pubblicata sulla rivista PNAS.

“I batteri intestinali hanno un ruolo importante da svolgere nella salute e nello sviluppo di malattie, e il nostro nuovo modello matematico potrebbe essere estremamente utile in queste aree”, afferma Jens Nielsen, professore di biologia dei sistemi a Chalmers, che ha guidato la ricerca.

Il nuovo documento descrive come il modello matematico si è comportato quando si effettuavano previsioni relative a due studi clinici precedenti, uno su bambini svedesi e l’altro su adulti in Finlandia con obesità.

Gli studi hanno coinvolto misurazioni regolari di indicatori di salute, che i ricercatori hanno confrontato con le previsioni fatte dal loro modello matematico: il modello si è dimostrato estremamente accurato nel prevedere più variabili, incluso il modo in cui il passaggio dal cibo liquido a quello solido nei bambini svedesi ha influenzato il loro intestinale. composizione batterica.

Hanno anche misurato il modo in cui i batteri intestinali degli adulti obesi sono cambiati dopo il passaggio a una dieta più ristretta. Ancora una volta, le previsioni del modello si sono dimostrate attendibilmente accurate.

“Questi sono risultati molto incoraggianti, che potrebbero consentire la progettazione basata su computer per un sistema molto complesso. Il nostro modello potrebbe quindi essere utilizzato per la creazione di diete sane personalizzate, con la possibilità di prevedere come l’aggiunta di batteri specifici come nuovi probiotici potrebbe avere un impatto sulla salute di un paziente “, afferma Jens Nielsen.

Jens Nielsen, Professore di Biologia dei Sistemi alla Chalmers University of Technology
“I batteri intestinali hanno un ruolo importante da svolgere nella salute e nello sviluppo di malattie, e il nostro nuovo modello matematico potrebbe essere estremamente utile in queste aree”, afferma Jens Nielsen, professore di biologia dei sistemi a Chalmers, che ha guidato la ricerca.
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Johan Bodell / Chalmers University of Technology

Molti fattori in gioco

Ci sono molte cose diverse che influenzano il modo in cui i diversi batteri crescono e funzionano nel sistema intestinale. Ad esempio, quali altri batteri sono già presenti e come interagiscono tra loro, nonché come interagiscono con l’ospite, cioè noi. I batteri sono inoltre ulteriormente influenzati dai loro fattori ambientali, come la dieta che mangiamo.

Tutte queste variabili consentono di prevedere l’effetto che avrà l’aggiunta di batteri o la modifica della dieta. Bisogna prima capire come possono agire questi batteri quando entrano nell’intestino o come un cambiamento nella dieta influirà sulla composizione intestinale. Saranno in grado di crescere lì o no? Come interagiranno con e possibilmente influenzeranno i batteri che sono già presenti nell’intestino? In che modo le diverse diete influenzano il microbioma intestinale?

“Il modello che abbiamo sviluppato è unico perché tiene conto di tutte queste variabili. Combina i dati sui singoli batteri e su come interagiscono. Include anche dati su come il cibo viaggia attraverso il tratto gastrointestinale e influenza i batteri lungo il percorso in I suoi calcoli. Quest’ultimo può essere misurato esaminando campioni di sangue e osservando i metaboliti, i prodotti finali che si formano quando i batteri scompongono diversi tipi di cibo “, afferma Jens Nielsen.

I dati per costruire il modello sono stati raccolti da molti anni di studi clinici preesistenti. Man mano che in futuro si ottengono più dati, il modello può essere aggiornato con nuove funzionalità, come le descrizioni delle risposte ormonali all’assunzione alimentare.

Un potenziale enorme vantaggio per l’assistenza sanitaria futura

La ricerca sulla dieta e sul microbioma umano, o composizione batterica intestinale, è un campo di ricerca che suscita grande interesse, sia tra i ricercatori che tra il pubblico in generale. Jens Nielsen spiega perché:

“I cambiamenti nella composizione batterica possono essere associati o indicare un gran numero di disturbi, come obesità, diabete o malattie cardiovascolari. Può anche influenzare il modo in cui il corpo risponde a determinati tipi di trattamenti contro il cancro o diete appositamente sviluppate”.

Lavorare con la composizione batterica offre quindi il potenziale per influenzare il decorso delle malattie e la salute generale. Questo può essere fatto attraverso il trattamento con probiotici, batteri accuratamente selezionati che si ritiene contribuiscano a migliorare la salute.

Nel lavoro futuro, Jens Nielsen e il suo gruppo di ricerca utilizzeranno il modello direttamente negli studi clinici. Stanno già partecipando a uno studio insieme all’ospedale universitario Sahlgrenska in Svezia, dove le donne anziane vengono curate per l’osteoporosi con il batterio Lactobacillus reuteri . Si è visto che alcuni pazienti rispondono meglio al trattamento di altri e il nuovo modello potrebbe essere utilizzato come parte dell’analisi per capire perché è così.

Il trattamento del cancro con anticorpi è un’altra area in cui il modello potrebbe essere utilizzato per analizzare il microbioma, aiutando a capire il suo ruolo nel motivo per cui alcuni pazienti rispondono bene all’immunoterapia e altri meno.

“Questo sarebbe un vantaggio incredibile se il nostro modello potesse iniziare a identificare i batteri che potrebbero migliorare il trattamento dei malati di cancro. Crediamo che potrebbe davvero fare una grande differenza qui”, dice Jens Nielsen.

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Per ulteriori informazioni, contattare:

Jens Nielsen, Professore, Dipartimento di Biologia e Ingegneria Biologica, Chalmers University of Technology +45 41 72 79 30, nielsenj@chalmers.se

Leggi l’intero studio su PNAS: CODY consente previsioni quantitativamente spazio-temporali sulla variabilità microbica intestinale in vivo indotta dall’intervento dietetico