All'interno del piano per costruire un deposito apocalittico per i batteri

L'arcipelago norvegese delle Svalbard ospita grotte di ghiaccio, cani da slitta e persino orsi polari, ma ciò per cui è probabilmente più noto è il Global Seed Vault, un enorme banca dei semi costruito direttamente sul fianco di una montagna ghiacciata. L’idea è che se il mondo dovesse subire una sorta di catastrofe devastante che spazzasse via altre banche genetiche, il caveau delle Svalbard fungerebbe da riserva e consentirebbe all’umanità di ripopolare il mondo con importanti specie vegetali, come colture di base e medicinali erbe aromatiche.

Ma i semi non sono l’unica parte del mondo naturale di cui potremmo voler conservare delle copie di riserva. Recentemente, gli scienziati hanno iniziato a considerare i vantaggi di costruire un simile deposito apocalittico per microbi importanti: un’Arca di Noè per i batteri, se vuoi.

Quando la dottoressa Maria Gloria Dominguez-Bello, microbiologa della Rutgers University, venne a sapere dello stoccaggio dei semi, i parallelismi le saltarono all'occhio, disse a Digital Trends. "Era così ovvio e mi sono interessata molto all'idea di fare qualcosa del genere per il microbioma", ha detto.

Il tuo microbiota e te

Il microbiota è tutti i microrganismi – inclusi batteri, virus e funghi – presenti in un particolare ambiente, come la pelle o il tratto gastrointestinale. Il microbioma si riferisce a quei microrganismi e ai loro geni. Molti fattori influenzano il mix di questi microbi all’interno dell’intestino, compresi entrambi ereditario E ambientale componenti. La ricerca su come il microbiota influenza la salute umana è ancora relativamente nuovo, ma si pensa che svolgano un ruolo nel sistema immunitario, nella sintesi enzimatica e nella digestione dei carboidrati complessi.

Alcuni ricercatori stanno studiando le modalità con cui si modifica il microbiota delle persone nelle aree industriali differiscono da quelli nelle zone rurali o remote. Dieta, inquinamento, farmaci, servizi igienico-sanitari e altri indicatori degli ambienti urbani potrebbero manifestare questi cambiamenti nei microrganismi. Mentre gli studi lo hanno dimostrato tali differenze esistono, non è ancora del tutto chiaro se queste alterazioni stiano determinando un aumento delle condizioni croniche, come il diabete o le malattie cardiache.

Tuttavia Dominguez-Bello teme che, man mano che la ricerca sul microbiota matura, i suoi professionisti potrebbero perdere su dati preziosi provenienti da popolazioni indigene con stili di vita più tradizionali e diversificati microbiota. “Quando lo sapremo meglio, se non preserviamo ora, non lo avremo”, ha detto.

In caso di emergenza

Avendo lavorato sia nel suo paese natale, il Venezuela, sia a Porto Rico, Dominguez-Bello conosce in prima persona i rischi che i disordini politici e le minacce climatiche comportano per le raccolte di campioni. Nel 2012 si è trasferita alla New York University, dove, dopo solo un mese, ha colpito l'uragano Sandy. Lei e il suo team sono dovuti entrare nel laboratorio con le lampade frontali per salvare i campioni. "Ho vissuto, nella mia pelle, quanto siano vulnerabili le nostre collezioni individuali", ha detto.

Dopo aver contattato i ricercatori coinvolti nel progetto Svalbard, Dominguez-Bello ha iniziato a riunire scienziati nel suo campo per esaminare il potenziale della creazione di una banca del microbiota. A metà giugno di quest’anno, uno studio di fattibilità da due agenzie indipendenti, EvalueScience e Advocacy, hanno ritenuto che la proposta fosse “di grande significato e potenziale." Dominguez-Bello ritiene che il completamento dello studio significhi lo spostamento del progetto dalla fase gestazionale a quella neonatale fase. I prossimi passi sono la formazione di diversi comitati dedicati alla sensibilizzazione e alla filantropia; finalizzare l’ubicazione del caveau, i finanziamenti, le questioni tecniche; migliorare l’istruzione e le relazioni internazionali; e altre aree.

Esistono già numerose collezioni di microrganismi in tutto il mondo, tra cui la Progetto American Gut, Banca asiatica del microbiota, e il Progetto Milioni di microbiomi umani. Un passo importante sarà convincere gli amministratori di tali banche a consegnare campioni per l’archiviazione di backup. Un altro obiettivo è incoraggiare la creazione di più collezioni locali, in particolare di gruppi indigeni.

"Le collezioni locali sono estremamente importanti perché le collezioni locali sono collezioni vive", ha affermato Dominguez-Bello. Questi campioni potrebbero essere utilizzati per la ricerca e la collaborazione, con materiale extra preparato per la conservazione a lungo termine nel caveau. Un giorno, il deposito potrebbe potenzialmente contenere centinaia di migliaia di campioni, ma il programma pilota inizierebbe con poche migliaia.

I partecipanti al caveau hanno iniziato a stabilire contatti in diversi paesi, tra cui Perù, Bolivia e Indonesia. “E il modo in cui intendiamo farlo è attraverso l’istruzione”, ha affermato Dominguez-Bello.

Il piano è quello di collaborare con università di vari paesi per insegnare agli scienziati locali il microbioma, perché sono necessarie tali raccolte e come raccogliere e conservare i campioni. “Si tratta di qualcosa di più della semplice microbiologia”, ha affermato Dominguez-Bello. “Anche questa è antropologia ed etica”. Collegandosi con esperti locali, le università straniere lo farebbero potenzialmente avere più difficoltà a capire leggi e permessi, nonché a comunicare con gli indigeni gruppi. Il primo corso di 10 giorni era programmato per il Perù, ma era pre-COVID-19.

Anche i team medici o gli antropologi locali avranno familiarità con le sfide uniche di un’area, ad esempio se l’elettricità è sufficientemente affidabile da mantenere freschi i campioni. La conservazione a lungo termine presenta sfide diverse rispetto ai campioni vivi. Lo studio di fattibilità ha riconosciuto che ci sono molte cose sulla preparazione dei microrganismi per tale conservazione che i ricercatori non capiscono. Alcuni metodi potrebbero preservare alcuni organismi uccidendone altri.

Due potenziali metodi per il deposito sono la crioconservazione, con azoto liquido, e la liofilizzazione o liofilizzazione. Sebbene l’azoto liquido sia il gold standard, Dominguez-Bello ha affermato che i campioni liofilizzati non richiederebbero elettricità, se fossero conservati in un’area sufficientemente fredda. Gli organizzatori del microbiota vault stanno prendendo in considerazione la Svizzera o la Norvegia, o potenzialmente entrambe le località. Gli autori dello studio di fattibilità hanno suggerito che i campioni liofilizzati potrebbero potenzialmente essere conservati nel deposito dei semi delle Svalbard.

Problemi etici

A differenza di un caveau pieno di semi, ci sono preoccupazioni etiche e di privacy che derivano dalla raccolta e dalla conservazione di campioni umani. Le leggi in entrambi i paesi in cui le collezioni vengono archiviate e procurate possono variare. Ad esempio, alcuni paesi – tra cui Svizzera e Norvegia – ne fanno parte il Protocollo di Nagoya, un accordo internazionale che tenta di condividere equamente i benefici derivanti dalla ricerca genetica. Se i campioni di microbiota rientrino in questo accordo è ancora in discussione.

Indipendentemente da ciò, Dominguez-Bello ritiene che qualsiasi istituzione che spera di trarre profitto da questi campioni di microbiota – ad esempio, creando un nuovo probiotico, ha una responsabilità nei confronti delle comunità che hanno effettuato donazioni rilevanti campioni. “C’è un obbligo etico nei confronti delle persone che sono state la fonte di quei batteri”, ha detto. Ad esempio, i ricercatori potrebbero aiutare a ricostruire le scuole o fornire attrezzature mediche, in base alle esigenze di un’area. “Devi fare qualcosa per il bene, per il benessere della loro comunità nel suo insieme”, ha detto.

Il deposito dovrà inoltre bilanciare la condivisione aperta dei dati mantenendo la privacy, non solo dei singoli individui ma potenzialmente di intere comunità. Quando le popolazioni sono abbastanza piccole, anche fornire l’età di una persona può renderla identificabile.

Allo stesso tempo, il deposito ha lo scopo di promuovere una rete, incoraggiando la collaborazione tra i ricercatori. “Penso che questo sia strettamente legato all’istruzione non solo dei nostri studenti, ma anche della futura generazione di scienziati degli Stati Uniti o della Francia o della Svizzera o della Svezia o della Norvegia o o Portogallo – ma anche” nei paesi con un accesso minimo a laboratori e attrezzature, ha affermato Dominguez-Bello, aggiungendo che dobbiamo “espandere la comunità scientifica per incorporare loro. Penso che il microbioma sia un’arena perfetta per farlo”.