FishTaco: il nuovo metodo che spiega molto sul tuo microbioma

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FishTaco: il nuovo metodo che spiega molto sul tuo microbioma
Credit: National Human Genome Research Institute

Quanto contribuiscono le diverse specie batteriche agli squilibri microbiologici associati alla malattia nel microbioma umano?

 

Un nuovo metodo computazionale, definito FishTaco, sta cercando di dare una risposta al quesito. Il metodo esamina i microbi presenti e ciò che stanno facendo. Comprendere gli squilibri del microbioma dell’intestino umano potrebbe suggerire nuovi modi per gestire l’obesità, il diabete di tipo 2 o le malattie autoimmuni.

 

Il contesto: il microbioma influenza la nostra salute

Un crescente numero di prove indica che i trilioni di microbi che vivono all’interno  e all’esterno del nostro corpo influenzano la nostra salute. Collettivamente, questi microbi formano il nostro microbioma.

Ricerche precedenti hanno trovato, ad esempio, che i cambiamenti nella composizione delle specie di comunità batteriche che vivono nel nostro intestino portano a squilibri nell’insieme dei processi metabolici che il microbioma può eseguire. Tali squilibri sono associati a diverse malattie tra cui l’obesità, il diabete di tipo 2, il cancro e le malattie autoimmuni.

Queste osservazioni suggeriscono che potrebbe essere possibile prevenire o trattare queste malattie alterando la composizione delle specie nel nostro microbioma attraverso diete, farmaci o altre tecniche per ripristinare la capacità funzionale.

Per fare questo è necessario determinare quali specie batteriche sono responsabili degli squilibri funzionali. Questa non è un’impresa da poco in quanto centinaia di migliaia di specie batteriche popolano il microbioma umano.

 

Lo studio

In un nuovo articolo che compare nella rivista Cell Host & Microbe, i ricercatori dell’Università di Washington riferiscono di aver sviluppato un nuovo metodo computazionale che rivela quanto le diverse specie batteriche contribuiscono agli squilibri funzionali associati alla malattia nel microbioma.

Questo metodo ci permette di individuare quali specie microbiche nel nostro microbioma sono responsabili di ogni squilibrio funzionale in modo che possano essere mirati alla terapia“, ha dichiarato Elhanan Borenstein, autore di questo lavoro e professore associato di scienze genomiche presso l’Università di Washington Scuola di Medicina.

Il laboratorio di Borenstein studia il microbioma umano e sviluppa nuovi metodi computazionali per modellare e analizzare il microbioma.

 

Fishtaco: il nuovo metodo che integra approccio tassonomico e funzionale

Il metodo, chiamato FishTaco, abbreviativo per “Functional Shifts’ Taxonomic Contributors” (Contributori tassonomici di spostamenti funzionali) integra l’approccio tassonomico e l’approccio funzionale, i due approcci più comuni che gli scienziati utilizzano per profilare il microbioma e le associazioni di identità con la malattia.

L’approccio tassonomico esamina quale specie (o taxa) di microbi costituiscono il microbioma. L’approccio funzionale, al contrario, esamina tutti i geni presenti in un microbioma.

L’approccio tassonomico dunque chiede: “Chi c’è lì?” mentre quello si domanda cosa stanno facendo.

Il problema, tuttavia, è che nessuno di questi due approcci preso singolarmente racconta l’intera storia, perché molte malattie sono associate a cambiamenti nel contenuto tassonomico e funzionale del microbioma.

 

FishTaco integra invece gli approcci tassonomici e funzionali, collegando gli spostamenti delle specie del microbioma e le composizioni di geni e identificando i taxa che conducono gli squilibri funzionali osservati in diverse malattie“, ha dichiarato Borenstein.

 

I risultati

Nel loro studio, Borenstein e Manor hanno anche usato FishTaco per analizzare i microbiomi degli individui con diabete di tipo 2 e con malattie infiammatorie intestinali per identificare i taxa che contribuiscono a squilibri funzionali in queste malattie. È stato trovato che i cambiamenti funzionali sono spesso guidati da combinazioni di diverse specie e che gli squilibri funzionali molto simili osservati in diverse malattie possono essere guidati da specie completamente diverse.

 

I nostri risultati dimostrano che il legame tra le dinamiche tassonomiche e funzionali del microbioma  è incredibilmente complesso e specifico per le malattie“, ha dichiarato Borenstein. “Identificare le specie che guidano tali squilibri in ogni malattia è quindi un passo essenziale verso interventi mirati a manipolare la capacità funzionale del microbioma e promuovere la salute“.

 

Fonti:

Materiale fornito da University of Washington Health Sciences/UW Medicine. Original written by Michael McCarthy 

Ohad Manor, Elhanan Borenstein. Systematic Characterization and Analysis of the Taxonomic Drivers of Functional Shifts in the Human Microbiome. Cell Host & Microbe, 2017

Credit photo: National Human Genome Research Institute