Lo studio è nato da una precedente ricerca nel laboratorio Nagler dell'UChicago sul microbiota fecale nei neonati. Trapiantando microbi fecali da neonati sani e allergici al cibo in topi privi di germi (che non possiedono un microbioma), i ricercatori hanno scoperto che il microbiota infantile sano era protettivo contro lo sviluppo di allergie alimentari.
In questo studio, abbiamo esaminato una popolazione più diversificata in una vasta gamma di età. Studiando le coppie gemelle, abbiamo avuto il vantaggio di esaminare individui geneticamente identici che sono cresciuti nello stesso ambiente, che ci ha permesso di iniziare ad analizzare l'influenza di fattori genetici e ambientali ."
Cathryn Nagler, dottorato di ricerca, Professore della famiglia Bunning, Pritzker School of Molecular Engineering, Dipartimento di Patologia e College presso l'Università di Chicago Medical Center
Dopo una discussione a una conferenza di ricerca, Nagler e il suo collega a Stanford, Kari Nadeau, dottore, dottorato di ricerca, deciso di collaborare al progetto. Nadeau, il direttore del Sean N. Parker Center for Allergy and Asthma Research, aveva condotto uno studio sull'epigenetica delle allergie alimentari e aveva già raccolto campioni fecali dai partecipanti allo studio.
Il laboratorio di Nagler ha condotto il sequenziamento sui campioni raccolti da 13 coppie di gemelli con e senza allergie alimentari, così come altre cinque coppie di gemelli in cui entrambi i gemelli avevano almeno un'allergia alimentare.
Il team di ricerca ha esaminato quali microbi erano presenti nei campioni fecali e nei prodotti metabolici (chiamati metaboliti), derivato non solo dai microbi, ma anche dall'ospite e da fonti alimentari.
"Abbiamo un disperato bisogno di biomarcatori per comprendere la funzione immunoregolatoria dei batteri intestinali, " ha detto Nagler. "I metaboliti ci danno indizi su ciò che i batteri stanno facendo meccanicamente per regolare la risposta immunitaria".
Questo approccio ha identificato 64 gruppi distinti di specie batteriche e metaboliti che distinguono i gruppi gemelli sani e allergici. La maggior parte di questi batteri differenzialmente abbondanti erano membri della classe Clostridia, dimostrato di proteggere dalle allergie alimentari in diversi precedenti rapporti del laboratorio Nagler.
Arricchimento dei batteri antiallergici nei gemelli sani, presumibilmente stabilito nei primi anni di vita, persisteva fino all'età adulta nonostante la separazione e i cambiamenti nello stile di vita. Inoltre, i gemelli sani hanno mostrato un arricchimento per la via metabolica del diacilglicerolo e due batteri specifici:Phascolarctobacterium faecium e Ruminococcus bromii.
"Per restringere il campo da migliaia di batteri a specie specifiche come candidati per futuri interventi terapeutici, una dimensione dei dati non è sufficiente:riunire i dati di più dimensioni è la chiave, " ha detto il primo autore Riyue Bao, dottorato di ricerca, ora Professore Associato di Ricerca in Medicina presso l'Università di Pittsburgh. "Nel nostro studio, abbiamo sfruttato i vantaggi sia del sequenziamento del microbioma ad alto rendimento che delle tecniche di profilazione metabolica, e sono stati in grado di nominare due specie specifiche, ciascuno coinvolto in percorsi metabolici distinti, che possono essere considerati prioritari come potenziali bersagli per future ricerche e interventi terapeutici nelle allergie alimentari".
"Tonnellate di persone andranno su Google e vogliono sapere:'Dovrei mangiare yogurt? Non dovrei mangiare yogurt? Il mio microbioma ha un ruolo nella mia malattia?'", ha detto Nadeau. "Questa ricerca è importante come uno dei "mattoni" chiave nella conoscenza del microbioma umano che deve essere stabilito per rispondere a queste domande. Non possiamo ancora dire che questa sia una relazione di causa ed effetto, ma possiamo dire che c'è un'associazione con la malattia e la salute. Quindi ora possiamo iniziare a chiedere, Cosa significa questo?"
Mentre lo studio includeva solo un piccolo gruppo di partecipanti, i ricercatori sono entusiasti dei risultati e del modo in cui possono essere applicati a progetti futuri.
La ricerca futura studierà i ruoli specifici di questi batteri nelle allergie alimentari; Per esempio, R. bromii è una specie chiave nella degradazione dell'amido resistente, l'amido alimentare che normalmente sfugge alla digestione.
Nagler intende studiare come l'integrazione alimentare con amido resistente può influenzare la presenza di R. bromii nel microbioma fecale, e a sua volta se può o meno aumentare la risposta all'immunoterapia orale, l'unico trattamento attualmente disponibile per le allergie alimentari.
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