Nell’ambito della “serie probiotici”, vi abbiamo già fornito un’ illustrazione esaustiva della loro origine e delle loro future generazioni 2.0. In questo articolo, vi presentiamo una loro versione forse ancora più futurista: i probiotici ingegnerizzati.
Probiotici selettivi
La ricerca nel campo dei probiotici è indirizzata prevalentemente alla ricerca di un microbiota intestinale ideale che apporti tutti quei benefici metabolici per cui determinati ceppi batterici si sono guadagnati il titolo di batteri buoni. La chiave consiste essenzialmente nell’identificare la precisa funzione biologica del buon batterio in questione, quindi il metabolita responsabile di tale nomea. Tra i principali prodotti benefici del metabolismo batterico responsabili del noto effetto probiotico, ci sono gli acidi grassi a corta catena (SCFA) in grado di regolare il dispendio energetico e la risposta immunitaria.
Tra questi ultimi, l’acido butirrico è in grado di alleviare l’obesità e l’insulino-resistenza in topi alimentati con una dieta ad elevato contenuto di grassi. L’acido butirrico è inoltre in grado di diminuire l’appettito e prevenire l’accumulo di grasso epatico agendo a livello dei circuiti neuronali dell’asse intestino-cervello. Tuttavia, l’integrazione orale nella dieta di acido butirrico non è in grado di soppiantare la sua sintesi a livello intestinale da parte dei batteri, a causa della ridotta biodisponibilità. L’utilizzo di microorganismi vivi come complemento dietetico rimane quindi l’opzione migliore, sebbene le specie naturalmente produttrici di SCFA siano allo stesso tempo caratterizzate da una ridotta capacità di adattamento nei diversi tratti del sistema digerente.
In queste circostanze, la possibilità di utilizzare un buon carrier batterico come il Bacillus subtilis ingegnerizzato per la produzione di elevate quantità di acido butirrico, si rivela molto allettante per la comunità scientifica.
Bacillus subtilis 3.0
E’ quanto hanno sperimentato Liang Bai e i suoi collaboratori del Dipartimento di Ingegneria Biochimica, nell’Ospedale Universitario di Tianjin, in Cina, con un nuovo studio recentemente pubblicato sulla rivista scientifica BMC.
Il ceppo batterico utilizzato dai ricercatori, il B. subtilis SCK6, è stato geneticamente modificato per ottenere una maggiore produzione di acido butirrico. Come è stato possibile? Grazie all’utlizzo della tecnica del CRISPR-Cas9, i ricercatori hanno inserito il gene codificante per l’enzima butirril CoA: acido acetico CoA trasferasi (BCoAT) nel genoma di B. subtilis, oltre ad eliminare determinate sequenze geniche al fine di incrementare la biomassa batterica. Il risultato è stato un probiotico ingegnerizzato, da testare in modelli animali.
L’obbiettivo dei ricercatori era quello di dimostrare l’efficacia del ceppo geneticamente modificato di B. subtilis in una condizione di obesità indotta da una dieta ad elevato contenuto di grassi (HFD) comparando 4 gruppi di modelli murinici: a) dieta normale; b) dieta HFD; c) dieta HFD + B. subitilis SCK6; d) dieta HFD + B. subtilis modificato geneticamente.
Una promettente strategia di ingegneria genetica
La complementazione del probiotico ingegnerizzato nella dieta dei topi a cui era stata indotta obesità, ha dimostrato dei miglioramenti metabolici rispetto agli altri gruppi di topi analizzati, tra cui parametri dell’insulina, del glucosio e del colesterolo (Figura 1).
Allo stesso tempo, analisi di metabolomica fecale, hanno evidenziato una netta differenza nel profilo di metaboliti prodotti dai 4 gruppi, con una particolare enfasi nella via metabolica del glutatione, che sembrerebbe alterata in senso negativo a seguito del trattamento probiotico. Inoltre una contemporanea diminuzione dei livelli di acidi nucleici sembrerebbe particolarmente associata ad un miglioramento dei parametri di obesigenici.
In conclusione, i risultati di questo nuovo interessante studio condotto in vivo non solo forniscono una nuova strategia di prevenzione e trattamento dell’obesità, bensì contribuiscono ad ampliare la conoscenza scientifica che consentirà di implementare una nuova era di probiotici ingegnerizzati in un prossimo futuro.
Serena Galiè
Fonti
- https://microbioma.it/endocrinologia/probiotico-ingegnerizzato-potrebbe-rivelarsi-utile-nel-trattamento-della-obesita/
- Bai, L., Gao, M., Cheng, X. et al. Engineered butyrate-producing bacteria prevents high fat diet-induced obesity in mice. Microb Cell Fact 19, 94 (2020). https://doi.org/10.1186/s12934-020-01350-z
