“Rosetta Stone molecolare” rivela come il nostro microbioma ci parla

“Gli acidi biliari sono una componente chiave del linguaggio del microbioma intestinale e la scoperta di così tanti nuovi tipi espande radicalmente il nostro vocabolario per comprendere cosa fanno i nostri microbi intestinali e come lo fanno”, ha affermato l’autore senior Pieter Dorrestein, Ph.D., professore alla Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences e professore di farmacologia e pediatria alla UC San Diego School of Medicine. “È come passare da ‘See Spot Run’ a Shakespeare.”

I risultati, come descritti dal coautore dello studio ed esperto di acidi biliari Lee Hagey, Ph.D, sono simili a una pietra di Rosetta molecolare, fornendo informazioni precedentemente sconosciute sul linguaggio biochimico utilizzato dai microbi per influenzare i sistemi di organi distanti.

Gli acidi biliari hanno origine nel fegato, vengono immagazzinati nella cistifellea e infine rilasciati nell’intestino, dove vengono utilizzati per favorire la digestione dopo il consumo di un pasto. I microbi nel nostro intestino metabolizzano gli acidi biliari prodotti dal fegato, trasformandoli in una vasta gamma di molecole diverse chiamate acidi biliari secondari, che tendono ad essere più facili da assorbire per il corpo. Fino ad ora, la ricca diversità e la gamma di funzioni degli acidi biliari secondari sono state sottovalutate dagli scienziati.

“Quando ho iniziato a lavorare in laboratorio, c’erano circa poche centinaia di acidi biliari conosciuti”, ha detto la coautrice dello studio Ipsita Mohanty, Ph.D., ricercatrice post-dottorato nel laboratorio Dorrestein. “Ora ne abbiamo scoperti altre migliaia e stiamo anche lavorando per renderci conto che questi acidi biliari fanno molto di più che semplicemente aiutare la digestione”.

Oltre ad aiutare la digestione, gli acidi biliari sono anche importanti molecole di segnalazione che aiutano a regolare il sistema immunitario e svolgono importanti funzioni metaboliche, come il controllo del metabolismo dei lipidi e del glucosio. Queste molecole aiutano anche a spiegare come i microbi nell’intestino siano in grado di influenzare sistemi di organi distanti.

“A causa della loro interazione con il nostro microbioma, l’influenza degli acidi biliari si diffonde ben oltre il sistema digestivo, e lo stesso potrebbero fare le malattie che trattiamo con loro: l’elenco delle malattie legate agli acidi biliari è lungo un miglio e ci sono diversi studi della FDA approvazioni per questo tipo di acidi come trattamenti”, ha detto la coautrice Helena Mannochio-Russo, Ph.D., anche lei ricercatrice post-dottorato nel laboratorio Dorrestein.

Per scoprire queste molecole, i ricercatori hanno sfruttato le risorse uniche della UC San Diego. Dorrestein è direttore del Collaborative Microbial Metabolite Center (CMMC), una collaborazione unica nel suo genere tra l’UC San Diego e l’UC Riverside che cerca di raccogliere e centralizzare le informazioni sui metaboliti prodotti dai microbi per aiutare i ricercatori a saperne di più sul loro impatto sulla salute umana e sull’ambiente.

“In altre aree della biologia come la genomica, la condivisione dei dati è comune, ma fino ad ora non esisteva un’infrastruttura per consentire ai ricercatori di metabolomica microbica di condividere i dati”, ha affermato Dorrestein. “In definitiva, queste scoperte sono il risultato di una convergenza di collaborazione e potenza di calcolo e ci aspettiamo che dal CMMC emergano molti altri progressi.”

All’inizio di quest’anno, il team ha lanciato un nuovo strumento in grado di abbinare istantaneamente i microbi ai metaboliti che producono. Il presente studio è il primo di potenzialmente molti studi a utilizzare lo strumento per tipi specifici di molecole. I ricercatori sperano poi di esplorare le funzioni specifiche degli acidi biliari appena scoperti e di utilizzare il loro approccio su altri tipi di biomolecole, come lipidi o altri tipi di acidi.

“Stiamo riscrivendo il libro di testo del metabolismo umano”, ha detto Dorrestein. “Se mi aveste parlato qualche anno fa, avrei detto che mancavano decenni per risolvere questo enigma, ma ora potrebbe accadere entro cinque anni. È davvero un cambiamento notevole nelle nostre capacità e crediamo che sia rivoluzionerà il modo in cui affrontiamo la malattia.”