Negli ultimi 20 anni, gli studi sul microbioma, come per esempio il Human Microbiome Project, hanno fatto grandi progressi, scoprendo un’ampia varietà di microbi in diversi ecosistemi. 

Ciò ha aperto nuove strade per risolvere problemi di salute globali, tra cui l’uso di probiotici per trattare numerose malattie. 

Tuttavia, per comprendere appieno il microbioma è necessario analizzare il suo funzionamento a livello molecolare, cosa che gli strumenti di microbiologia tradizionali non sono in grado di fare.

La chemical biology offre metodi utili per studiare i sistemi microbici e raccogliere informazioni molecolari. Di recente, in un articolo pubblicato su Cell Chemical Biology, Christopher Whidbey della Seattle University di Washington ha dimostrato come la chemical biology e gli studi sul microbioma si completino a vicenda e come sia necessaria una maggiore collaborazione tra i due campi.

Lo studio dei microrganismi risale a tempi antichi. Il sequenziamento del DNA ha rivoluzionato questo campo e tecniche come la metagenomica e la metatrascrittomica hanno fatto progredire la nostra comprensione delle comunità microbiche.

Tuttavia, la crescita di colture di singole specie spesso non riflettono il modo in cui i microbi interagiscono nel loro ambiente naturale. 

Inoltre, molti microbi sono difficili da coltivare e le tecnologie di sequenziamento non sempre riescono a catturare la complessità dei microbiomi. Per colmare queste lacune, i ricercatori hanno deciso di sfruttare la chemical biology, che fornisce strumenti innovativi per studiare i sistemi microbici nel dettaglio.

Studiare il metabolismo dei batteri

Utilizzando tools chimici e metodi analitici, la chemical biology è diventata fondamentale per la ricerca sul microbioma in quanto aiuta a studiare processi come il metabolismo microbico e le interazioni ospite-microbo.

Tecniche come la spettrometria di massa consentono ai ricercatori di identificare proteine ​​e metaboliti importanti nelle comunità microbiche. 

La metabolomica aiuta invece a comprendere il modo in cui i microbi interagiscono con il loro ambiente, mentre la metabologenomica collega i geni ai metaboliti. Infine, per etichettare e identificare specifici processi e interazioni microbiche, consentendo ai ricercatori di studiare le funzioni microbiche senza ricorrere alla manipolazione genetica, è possibile avvalersi di small-molecule tools.

Problemi globali

Altre tecniche, tra cui il fluorescence-activated cell sorting, hanno migliorato ulteriormente la capacità di analizzare microbiomi complessi. Nonostante potenziali difficoltà, che possono riguardare per esempio la preparazione e la variabilità dei campioni, questi metodi di chemical biology stanno aprendo le porte alla ricerca sul microbioma in ambito sanitario, agricolo e ambientale.

La partnership tra la chemical biology e gli studi sul microbioma potrebbe dunque non solo far progredire la nostra comprensione dei sistemi microbici, ma anche favorire lo sviluppo di approcci per migliorare la salute umana e gestire gli ecosistemi.