La materia oscura microbica può influenzare i livelli di colesterolo nell'uomo

Nelle parti più oscure del mondo, dove la luce non riesce a bloccare l'insondabile munificenza delle stelle, cercare. Ci sono ancora meno puntini che illuminano l'universo di quanti batteri ci siano nel mondo, nascosto alla vista, un intero universo dentro un solo intestino umano.

Sono note molte specie, Come E. coli , ma molti altri, a volte indicato come "materia oscura microbica, "rimanere sfuggente.

Sappiamo che è lì, a causa di come influenza le cose intorno ad esso."

Doug Kenny, un dottorato di ricerca candidato alla Scuola di Specializzazione in Arti e Scienze

Kenny è co-primo autore di un nuovo studio in Cellula ospite e microbi che illumina un po' di quella materia oscura microbica:una specie di batteri intestinali che può influenzare i livelli di colesterolo negli esseri umani.

"Il metabolismo del colesterolo da parte di questi microbi può svolgere un ruolo importante nel ridurre le concentrazioni di colesterolo sia intestinale che ematico, con un impatto diretto sulla salute umana, " ha detto Emily Balskus, professore di chimica e biologia chimica all'Università di Harvard e co-autore senior con Ramnik Xavier, membro principale del Broad, co-direttore del Centro per l'informatica e la terapia del MIT e ricercatore presso il Massachusetts General Hospital. I batteri appena scoperti potrebbero un giorno aiutare le persone a gestire i livelli di colesterolo attraverso la dieta, probiotici, o nuovi trattamenti basati su microbiomi individuali.

Secondo i Centers for Disease Control and Prevention (CDC), nel 2016, oltre il 12% degli adulti negli Stati Uniti di età pari o superiore a 20 anni aveva livelli di colesterolo elevati, un fattore di rischio per la prima causa di morte nel Paese:le malattie cardiache. Solo la metà di quel gruppo assume farmaci come le statine per gestire i livelli di colesterolo; mentre tali farmaci sono uno strumento prezioso, non funzionano per tutti i pazienti e, sebbene raro, può avere effetti collaterali preoccupanti.

"Non stiamo cercando il proiettile d'argento per risolvere le malattie cardiovascolari, " Kenny ha detto, "ma c'è quest'altro organo, il microbioma, un altro sistema in gioco che potrebbe regolare i livelli di colesterolo a cui non abbiamo ancora pensato".

La laguna dei liquami di maiale

Dalla fine del 1800, gli scienziati sapevano che stava succedendo qualcosa al colesterolo nell'intestino. Nel corso dei decenni, lavoro a un passo da una risposta. Uno studio ha persino trovato prove di batteri che consumano colesterolo che vivono in una laguna di liquami di maiale. Ma quei microbi preferivano vivere nei maiali, non umani.

Gli studi precedenti sono come un fascicolo di indizi (un laboratorio del 1977 ha persino isolato il microbo rivelatore ma i campioni sono stati persi). Un indizio enorme è il coprostanolo, il sottoprodotto del metabolismo del colesterolo nell'intestino. "Poiché il microbo della laguna delle acque reflue dei maiali ha anche formato coprostanolo, " disse Balskus, "abbiamo deciso di identificare i geni responsabili di questa attività, sperando di trovare geni simili nell'intestino umano".

Nel frattempo, Damian Pliche, uno scienziato computazionale al Broad Institute e co-primo autore con Kenny, cercato indizi nei set di dati umani. Centinaia di specie di batteri, virus e funghi che vivono nell'intestino umano devono ancora essere isolati e descritti, Egli ha detto. Ma la cosiddetta metagenomica può aiutare i ricercatori a superare un passaggio:invece di individuare prima una specie di batteri e poi capire cosa può fare, possono analizzare la ricchezza di materiale genetico trovato nei microbiomi umani per determinare quali capacità codificano quei geni.

Plichta ha incrociato dati sul genoma del microbioma massivo con campioni di feci umane per trovare quali geni corrispondessero a livelli elevati di coprostanolo. "Da questa enorme quantità di correlazioni, " Egli ha detto, "abbiamo ingrandito alcuni geni potenzialmente interessanti che potremmo poi seguire". Nel frattempo, dopo che Balskus e Kenny hanno sequenziato l'intero genoma del batterio del maiale che consuma colesterolo, hanno estratto i dati e scoperto geni simili:un segnale che si stavano avvicinando.

La connessione umana

Poi Kenny ha ulteriormente ristretto la loro ricerca. Nel laboratorio, ha inserito ogni potenziale gene nei batteri e ha testato che produceva enzimi per abbattere il colesterolo in coprostanolo. Infine, ha trovato il miglior candidato, che il team ha chiamato il gene del metabolismo degli steroidi intestinali A (IsmA).

"Ora potremmo correlare la presenza o l'assenza di potenziali batteri che hanno questi enzimi con i livelli di colesterolo nel sangue raccolti dagli stessi individui, " ha affermato Xavier. Utilizzando set di dati sul microbioma umano dalla Cina, Paesi Bassi e Stati Uniti, hanno scoperto che le persone che portano il gene IsmA nel loro microbioma avevano dal 55 al 75% in meno di colesterolo nelle feci rispetto a quelle senza.

"Coloro che hanno questa attività enzimatica hanno sostanzialmente il colesterolo più basso, " ha detto Saverio.

La scoperta, Saverio ha detto, potrebbe portare a nuove terapie, come un "cocktail biotico" o il rilascio diretto di enzimi nell'intestino, per aiutare le persone a gestire i livelli di colesterolo nel sangue. Ma c'è molto lavoro da fare prima:il team potrebbe aver identificato l'enzima cruciale, ma hanno ancora bisogno di isolare il microbo responsabile. Devono dimostrare non solo la correlazione, ma la causalità, che il microbo e il suo enzima sono direttamente responsabili dell'abbassamento del colesterolo negli esseri umani. E, hanno bisogno di analizzare quale effetto coprostanolo, il sottoprodotto della reazione, ha sulla salute umana.

"Non significa che avremo risposte domani, ma abbiamo uno schema di come procedere, " ha detto Saverio.

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