Biologia strutturale: studiare l’infinitamente piccolo per scoprire l’immensamente grande

“Siamo quello che mangiamo”. Questa frase, attribuita al filosofo tedesco del 19esimo secolo Feuerbache, trova oggi delle conferme scientifiche importanti. Quello che accade nel nostro intestino, infatti, ha degli effetti sul nostro umore e lo sviluppo ormonale, ma ha anche conseguenze a livello neuronale e potrebbe essere correlato all’insorgere di alcune patologie neurodegenerative come l’Alzheimer o il Parkinson.

A oggi, però, non siamo ancora in grado di identificare i meccanismi molecolari che sono alla base di questi effetti: grazie alla biologia strutturale, alla genetica e a tecniche e tecnologie innovative la ricerca scientifica sta facendo passi avanti importanti.

Proprio di questo affascinante ambito di studio si occupa Irene Feliciotti, dottoranda all’Università di Reading, la cui ricerca si concentra sui prebiotici, sostanze che non vengono assorbite dall’organismo ma utilizzate dalla flora intestinale per migliorarne l’equilibrio.

Irene, laureata a Perugia in Scienze biologiche, si è specializzata a Pisa in Biologia applicata alla Biomedicina, con indirizza neurobiologico. Dopo aver tentato di proseguire i suoi studi con un dottorato in Italia, ha però deciso di trasferirsi nel Regno Unito: prima all’Università di St. Andrews, in Scozia, dove si è occupata di Neurogenetica grazie a un contributo europeo, e poi all’Università di Reading, che le ha offerto l’opportunità di iniziare un dottorato in Biologia strutturale.

L’abbiamo intervistata, per scoprire qualcosa di più di questa ricerca e dei suoi impatti sulla vita delle persone.

Ci racconti meglio la sua ricerca…

Il mio progetto si focalizza sullo studio e la caratterizzazione strutturale e funzionale di enzimi provenienti da un particolare ceppo di Lactobacillus plantarum, un battere della flora intestinale. Questi enzimi producono delle sostanze che in commercio vengono venduti come prebiotici.

Qual è l’obiettivo di questo studio?

Ricerche correnti mostrano una connessione tra la presenza di questo batterio e alcuni effetti benefici nella regolazione del metabolismo di acidi biliari, vitamine, zuccheri e colesterolo. É risaputo che l’alterazione nell’equilibrio della nostra flora itestinale é in grado di influenzare diversi processi metabolici e fisiologici, fino ad avere effetti anche sull’attività cerebrale, sull’umore e sullo sviluppo neuronale. Negli ultimi anni è stata addirittura trovata una correlazione tra l’equilibrio della flora batterica e l’autismo. Poche ricerche, però, sono riuscite a stabilire i meccanismi molecolari che governano questi effetti.

Si conoscono gli effetti ma non i meccanismi che li causano, dunque?

Esatto. Oggi sembra che il valore di un prebiotico in commercio si misuri in base alla quantità di elementi presenti. In realtà queste considerazioni si basano solo su associazioni statistiche e non su una reale conoscenza degli effetti di ogni singola componente. In poche parole, sappiamo gli effetti ma non sappiamo quali siano i meccanismi alla base. Quindi, non possiamo agire in modo diretto ed efficace. Grazie alle tecniche di bioinformatica e ingegneria proteica disponibili, é possibile studiare la struttura delle molecole fino a livello atomico con un’alta precisione, tanto da poterne dedurre il meccanismo d’azione e modificarlo.

Come mai questi meccanismi sono ancora pressoché sconosciuti?

Per analizzare questi meccanismi utilizziamo tantissime tecniche innovative, che fino a qualche anno fa sembravano fantascientifiche. Sfruttiamo tecnologie nuove, che ci permettono di andare ad analizzare meccanismi infinitamente piccoli, che vanno però ad applicarsi ad aspetti “enormi” come la nostra dieta o il cervello. In generale questa è la fortuna di chi si occupa di biologia molecolare oggi: si possono fare cose che fino a qualche anno fa erano inimmaginabili, anche grazie all’evoluzione tecnologica.

Quali possono essere gli ambiti di applicazione di questo studio?

Ci permette non solo di portare sempre piú informazioni nel campo della biologia molcolare, ma anche di poter migliorare la produzione dei prebiotici da immettere sul mercato e conoscere meglio tutte le loro proprietá e i loro possibili utilizzi. Parliamo di prodotti che vengono anche considerati presidi medici e renderli più “performanti” è un obiettivo importante. Inoltre, riuscire ad avere prodotti più mirati sarebbe un grosso vantaggio anche per le aziende che possono risparmiare energie e risorse e dimezzare i tempi di produzione.

In ambito medico, quindi, l’obiettivo è quello di prodotti “personalizzati”?

A livello medico e farmaceutico oggi i prodotti sono molto generici. L’evoluzione, una volta compresi i meccanismi alla base di determinati effetti, è quella di poter utilizzare i prebiotici in modo personalizzato, per cure e applicazioni specifiche e mirate.

 Questo risvolto legato alla produzione è già presente nella ricerca che state conducendo…

Sì, è un progetto di ricerca applicata e collaboriamo con un’azienda che sviluppa prebiotici e probiotici. Il ruolo delle aziende è fondamentale per ricerche di questo tipo, non solo dal punto di vista economico: al contrario di quanto avviene nelle ricerche puramente accademiche, dove l’unico fine è la pubblicazione, in questi studi c’è un obiettivo diverso, che è quello di “produrre”. Questo ti permette di vedere la tua ricerca trasformarsi in qualcosa di estremamente concreto.  

Negli anni hai cambiato spesso ambito di ricerca. Questo studio permette di utilizzare competenze acquisite in passato?

Penso che, come molti scienziati, quello che mi appassiona davvero é scoprire le cose fino al piú piccolo dettaglio. Ho cambiato approccio forse, ma l’obiettivo é sempre stato cercare di scoprire piú cose possibili nel mondo delle scienze bioligiche. La biologia molecolare é una disciplina complessa in cui si interfacciano diverse conoscienze come fisica, matematica, chimica, zoologia e chi più ne ha più ne metta.

Il questo caso specifico, parliamo di una ricerca di Biologia strutturale, ma i collegamenti con altri ambiti sono moltissimi. È un progetto molto “aperto”, si parte dai prebiotici e dalle proteine, ma ci sono forti legami con altre discipline come l’ingegneria genetica. Inoltre, cercherò di sviluppare anche gli aspetti di neurobiologia legati a questo studio. Vedere come questi prodotti influenzano il cervello è davvero molto interessante: come detto ci sono correlazioni tra flora intestinale e l’autismo, ma anche con malattie neurodegenerative come Parkinson e Alzheimer.

Il prossimo passo, dunque, sarà quello di studiare le connessioni intestino-cervello?
Quello che troveremo dallo studio strutturale sarà fondamentale anche per capire che direzione prenderà la ricerca nel prossimo futuro. La curiosità e la “voglia di scoperta” ci sarà in ogni caso e in ogni settore.