Batteri riprogrammati per studiare il microbiota delle api

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Un batterio riprogrammato è in grado di colonizzare l’intestino delle api
Un batterio riprogrammato è in grado di colonizzare l’intestino delle api e si illumina quando rileva una molecola di interesse (in questo caso una molecola chiamata IPTG). Audam Chhun, DMF-UNIL

Gli scienziati dell’Università di Losanna sono riusciti a riprogrammare un batterio che ora è in grado di rilevare una molecola specifica nell’intestino di un’ape e di produrre in risposta una proteina fluorescente che può essere osservata al microscopio.

Tutti i microrganismi presenti nell’intestino, noti come microbiota intestinale, svolgono un ruolo fondamentale nel nostro sviluppo e nella nostra salute. Comprendere le interazioni tra questi microrganismi e i loro ospiti non è facile, perché l’ambiente intestinale è complesso e, soprattutto, di difficile accesso. Studiarlo in modo non invasivo per rilevare e misurare la miriade di informazioni molecolari che contiene rimane una vera sfida.

Un team di ricercatori guidato da Yolanda Schaerli e dal suo collega Philipp Engel, entrambi professori associati presso il Dipartimento di Microbiologia Fondamentale (DMF) della Facoltà di Biologia e Medicina dell’Università di Losanna, ha superato questo problema riprogrammando geneticamente i batteri naturalmente presenti nell’intestino per farli agire come biosensori in situ.

Un microbiota semplice ma prezioso

Rispetto al microbiota intestinale dell’uomo, molto complesso in termini di diversità, quello dell’ape mellifera è relativamente semplice e comprende solo poche specie batteriche. Tuttavia, è vitale per la salute dell’ape, il che la rende un promettente sistema modello per studiare le interazioni tra il microbiota intestinale e il suo ospite. Philipp Engel avverte: "Sebbene l’ape sia un impollinatore essenziale per gli ecosistemi naturali e per l’agricoltura, la sua popolazione sta diminuendo drammaticamente da diversi anni, soprattutto a causa dell’aumento del numero di virus e parassiti e dell’uso irragionevole di pesticidi. È quindi fondamentale saperne di più sulle complesse interazioni tra ospite e microbiota.

I biosensori batterici avrebbero potuto essere di grande aiuto in questo compito, ma la mancanza di metodi per il campionamento non invasivo del contenuto dell’intestino delle api e i limitati strumenti genetici disponibili per modificare i batteri intestinali ne hanno finora ostacolato lo sviluppo.

Colonizzazione stabile dell’intestino

In uno studio pubblicato nell’edizione del 5 marzo 2024 della rivista PLOS Biology, gli scienziati di Losanna, nell’ambito del NCCR Microbiomes , hanno costruito una versatile cassetta degli attrezzi molecolari per modificare geneticamente i simbionti delle api. Per la prima volta, hanno sviluppato una tecnica per campionare le feci di questo insetto. Abbiamo riprogrammato geneticamente un batterio nativo dell’intestino delle api, Snodgrassella alvi, per renderlo un biosensore di un derivato sintetico dello zucchero (IPTG)", spiega Yolanda Schaerli, co-direttrice dello studio. Le api sono state poi nutrite con questi batteri modificati in laboratorio. Abbiamo osservato che i batteri erano in grado di colonizzare l’intestino in modo stabile. Sono stati trovati nella materia fecale degli individui colonizzati. La presenza di IPTG aggiunto al cibo delle api è indicata dall’espressione di una proteina fluorescente che può essere osservata al microscopio", riferisce il DrSc. Audam Chhun, borsista post-dottorato nel team del Prof. Schaerli e primo autore dell’articolo. La lettura della fluorescenza può essere misurata non solo in modo non invasivo nelle feci, ma anche direttamente nei tessuti intestinali.

Rispondere ad altre domande

Questa prova di principio dimostra il potenziale della riprogrammazione genetica dei batteri intestinali delle api come strumento diagnostico. In futuro, potrebbero essere modificati per rilevare altri segnali, come pesticidi, virus e parassiti, contribuendo così a rispondere a domande fondamentali nella ricerca sul microbiota dell’ospite e sulla salute delle api", conclude Yolanda Schaerli.