Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), 148 milioni di bambini al di sotto dei cinque anni sono affetti da ritardi nello sviluppo dovuti alla malnutrizione e quindi non riescono a raggiungere il loro pieno potenziale di sviluppo. Le ragioni della malnutrizione sono l’insufficiente apporto di cibo o l’inadeguato utilizzo di nutrienti come proteine, vitamine e minerali. Questo rallenta la crescita e indebolisce il sistema immunitario. I bambini in Asia e in Africa sono particolarmente colpiti.
In Zimbabwe, la popolazione soffre da decenni di una crisi politica ed economica, con conseguenze drastiche sulla salute. Si verificano regolarmente epidemie di tifo, morbillo e colera. I bambini sono i più colpiti. Secondo l’Unicef, nel 2023 circa due milioni di bambini dello Zimbabwe dipenderanno dagli aiuti umanitari. "Molte delle madri con cui lavoro hanno accesso all’acqua corrente solo per tre ore al giorno", afferma Kerina Duri, docente di immunologia presso l’Università dello Zimbabwe. "Un quinto delle donne vive con meno di un dollaro USA al giorno".
Ilruolo della flora intestinale
Cinque anni fa, Duri ha creato una coorte di 1.200 coppie madre-bambino e da allora le segue scientificamente. Le madri vivono in quartieri molto popolati della capitale Harare, molte soffrono di AIDS e i loro figli sono spesso malnutriti. Il professore è particolarmente interessato alla questione del perché i neonati che sono stati esposti al virus HI dalle loro madri, ma che non sono stati infettati, hanno comunque un rischio maggiore di morire. "Ci sono molti indizi che fanno pensare che la flora intestinale abbia un ruolo centrale in questo", afferma Duri. "Quando le madri sono trattate con la terapia antiretrovirale per l’AIDS, la flora intestinale del bambino è esposta a questi farmaci durante l’allattamento. Questo potrebbe avere un impatto sullo sviluppo fisico, cognitivo e sociale del bambino".In Zimbabwe mancano ancora ricerche e conoscenze sulla flora intestinale, cioè sull’insieme dei microrganismi che colonizzano l’intestino. Duri è quindi molto soddisfatto della collaborazione con il Centro di ricerca per la salute infantile di Basilea (BRCCH), che mira a sviluppare interventi e trattamenti medici efficaci per i bambini del Sud del mondo. È stato fondato dal Politecnico di Zurigo insieme all’Università di Basilea e alla Fondazione Botnar. Dal 2020, Duri lavora con i colleghi delle Università di Berna e Basilea e del Politecnico di Zurigo nell’ambito di un progetto finanziato dal BRCCH. L’obiettivo: migliorare la diagnostica delle condizioni della flora intestinale nei neonati.
Informazioni sulla persona
Randall Platt è professore di ingegneria biologica presso il Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Biosistemi del Politecnico di Zurigo e presso il Dipartimento di Chimica dell’Università di Basilea.Batteri come sensoriIl responsabile del progetto quinquennale è Randall Platt, professore assistente di ingegneria biologica al Politecnico di Zurigo. In ottobre, il suo gruppo di ricerca si è trasferito nel nuovo edificio del Dipartimento di Biosistemi di Basilea. La finestra del suo luminoso ufficio offre una vista sul nuovo quartiere. Il trentaseienne spiega: "Attualmente non disponiamo di metodi per misurare in modo semplice e affidabile infiammazioni, infezioni e problemi nutrizionali nell’intestino". Questo nonostante sappiamo che l’intestino è fondamentale per la salute umana. Regola praticamente tutti gli organi, compreso il cervello, e svolge un ruolo importante nel sistema immunitario e nel metabolismo.
Oggi la colonscopia viene solitamente eseguita per analizzare lo stato di salute dell’intestino. Si tratta di un’operazione lunga e scomoda per i pazienti, anche perché l’intestino deve essere completamente svuotato prima. Inoltre, consente di scattare solo un’istantanea, ma non un’immagine dello sviluppo. Platt sta quindi studiando un’alternativa elegante. La sua tecnologia non è invasiva, non interferisce con la normale funzione intestinale e permette di trarre conclusioni sullo sviluppo dell’ambiente intestinale. "È come un salto tecnologico dalla fotografia alla pellicola", afferma Platt.
Platt e il suo team utilizzano i batteri E. coli, manipolati con le forbici dei geni Crispr/Cas in modo tale da percepire e registrare i cambiamenti nel loro ambiente biologico, come una "videocamera" delle dimensioni di pochi micrometri. "Le cellule di questi batteri si adattano al loro ambiente mentre si muovono nell’intestino. Reagiscono alle variazioni di pH, ai nutrienti e alle sostanze chimiche", spiega Platt. Questa reazione può essere misurata. A livello genetico, i ricercatori catturano le molecole di RNA negli E. coli vivi per determinare i geni che i batteri hanno espresso in risposta all’ambiente intestinale durante il transito intestinale. In questo modo, i ricercatori memorizzano l’espressione genica nell’intestino su una sorta di scheda di memoria batterica. A tal fine, isolano e sequenziano il DNA batterico dalle feci. Utilizzando la bioinformatica, i ricercatori determinano quali geni erano attivi durante il passaggio attraverso l’intestino e quale ambiente molecolare e microbiotico il batterio ha incontrato. Per esempio, se la composizione nutritiva dell’intestino è sufficiente per uno sviluppo sano.
"Possiamo monitorare in tempo reale se il contenuto di nutrienti di una dieta è sufficiente per un ambiente intestinale sano".
In uno studio pubblicato sulla rivista Science nel 2022, Platt e il suo team descrivono la funzione di questi videobatteri in un modello murino. Nell’esperimento sono rimasti attivi nell’intestino dei topi da uno a sette giorni e hanno raccolto dati. "Siamo riusciti a dimostrare che la nostra tecnologia può essere utilizzata per registrare importanti informazioni biologiche in tutte le regioni dell’intestino". Un vantaggio importante rispetto all’endoscopia. I ricercatori sono stati anche in grado di tracciare l’effetto della dieta sulla flora intestinale.
Per farlo, hanno alimentato tre gruppi di topi con diete diverse, una con molti nutrienti, una con molti grassi e una con molto amido. I videobatteri sequenziati hanno mostrato un’espressione genica caratteristica a seconda del tipo di dieta. "Siamo riusciti a capire in tempo reale se il contenuto di nutrienti di una dieta era sufficiente per un ambiente intestinale sano".
Individuare le carenze in modo più efficace
I ricercatori sperano che una piattaforma diagnostica di questo tipo consenta in futuro di trattare in modo più personalizzato e mirato i bambini che soffrono di malnutrizione o di altre carenze. Ciò richiede anche ulteriori conoscenze sulle dipendenze tra i cambiamenti della flora intestinale e alcune manifestazioni della malattia. Per questo motivo, Platt lavora a stretto contatto con colleghi interni ed esterni al Politecnico di Zurigo nell’ambito del progetto BRCCH. Tra questi, Uwe Sauer, professore di biologia dei sistemi dell’ETH, la cui ricerca si concentra sul metabolismo microbico e sulle interazioni tra ospite e microbi.Andrew Macpherson, professore e primario di gastroenterologia all’Inselspital di Berna, ha creato una propria coorte madre-bambino in Svizzera come parte del progetto. In collaborazione con Kerina Duri in Zimbabwe, sta confrontando le due coorti per capire meglio come si sviluppa la flora intestinale nei neonati in condizioni diverse. Dirk Bumann, professore di biologia delle infezioni presso il Biozentrum dell’Università di Basilea, si unisce al team per studiare il ruolo degli agenti patogeni nella flora intestinale. Questi sono particolarmente comuni nell’acqua contaminata o in condizioni di scarsa igiene e possono portare a infezioni intestinali e aggravare gli effetti della malnutrizione.
"Vogliamo creare un centro di eccellenza per la ricerca sulla flora intestinale in Zimbabwe".
Il prossimo passo del team di ricerca è testare il potenziale diagnostico dei videobatteri in studi clinici sull’uomo. Gli ostacoli normativi sono elevati a causa della tecnologia Crispr/Cas utilizzata, afferma Platt e stima che i primi studi clinici potrebbero iniziare nei prossimi cinque anni.
La sua collega in Zimbabwe, Kerina Duri, spera che la collaborazione con la Svizzera continui anche dopo la fine del progetto BRCCH, alla fine dell’anno. "Il nostro obiettivo è quello di creare un centro di eccellenza per la ricerca sulla flora intestinale in Zimbabwe", afferma. Un centro che potrebbe portare benefici a madri e bambini non solo in Zimbabwe, ma in tutta l’Africa. "Tuttavia, dipendiamo da finanziamenti esterni e da collaborazioni, come quella con il Politecnico di Zurigo, per costruire le capacità necessarie", afferma Duri.
Centro di ricerca di Basilea per la salute infantile
Lo scorso anno, la Fondation Botnar ha sostenuto l’Università di Basilea e il Politecnico di Zurigo con altri 50 milioni di franchi svizzeri per ampliare il Centro di ricerca congiunto esterno Basel Research Centre for Child Health call_made (BRCCH). Ciò consentirà di istituire sei nuove cattedre con un focus di ricerca sulla salute digitale pediatrica. Il BRCCH, dedicato alla salute dei giovani, è stato fondato nel 2019. L’Università di Basilea e l’ETH lavorano a stretto contatto con l’Ospedale pediatrico universitario di Basilea e l’Istituto svizzero di salute pubblica e tropicale presso il centro.Questo testo è stato pubblicato nel numero 24/01 della rivista ETH----- Globe. vertical_align_bottom
