Applicazione del gradiente di densità per l'isolamento della componente microbica fecale delle feci e il suo potenziale utilizzo

Scientific Reports volume 5, numero articolo: 16807 (2015) Citare questo articolo

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L’idea di considerare il microbiota intestinale come un organo umano virtuale ha portato al concetto di trapianto di microbiota fecale (FMT), che recentemente ha avuto estremamente successo nel trattamento dei casi di infezione ricorrente da Clostridium difficile. La somministrazione di un microbiota fecale sicuro, vitale e rappresentativo è fondamentale per la FMT. A nostra conoscenza, le tecniche adeguate e le condizioni sistematiche per separare il microbiota fecale dai campioni di feci non sono state studiate a fondo. In questo lavoro mostriamo il potenziale per separare i microrganismi delle feci dal resto del materiale fecale utilizzando una procedura con un gradiente di densità Nycodenz®, producendo 1010 batteri vitali per due grammi di feci. Questa procedura non ha influenzato la composizione originale del microbiota in termini di vitalità, distribuzione e proporzioni, come valutato mediante un approccio metagenomico filogenetico. L’ottenimento del microbiota fecale mediante concentrazione e separazione dei microrganismi dal resto dei componenti delle feci consentirebbe la standardizzazione del suo recupero e della sua conservazione a lungo termine. La FMT o terapie simili per il ripristino del microbiota potrebbero essere utilizzate per il trattamento di diversi disturbi, o anche per scopi estetici, quindi il metodo descritto nel nostro lavoro può contribuire a gettare le basi per lo sviluppo di prodotti sicuri e standardizzati.

Il tratto gastrointestinale umano (GI) è un ecosistema complesso in cui il microbiota residente e i nutrienti interagiscono continuamente con le cellule ospiti1. Il microbiota intestinale è composto da trilioni di batteri, superando di un ordine di grandezza il numero delle cellule eucariotiche del nostro corpo2 e l’idea di considerare il nostro microbiota intestinale come un organo virtuale sta guadagnando popolarità tra la comunità scientifica3. I geni forniti dal nostro microbiota intestinale sono denominati “microbioma intestinale”, ma a volte il termine “microbioma umano” (teoricamente il complemento genetico di tutti i microbi che popolano il nostro corpo) viene utilizzato come sinonimo4. Contando quasi 10.000.000 di geni unici, notevolmente superiori al numero "modesto" di 21.000 geni umani5,6, il nostro microbiota intestinale completa attributi metabolici che sono assenti nel nostro organismo, inclusa la capacità di trarre vantaggio da nutrienti altrimenti non metabolizzabili, la produzione di acidi grassi a catena corta o vitamine e molti altri7. Al contrario, l'ospite umano fornisce al microbiota sostanze nutritive, ovvero il nostro IG è una sorta di giardino microbico in cui ogni individuo coltiva i propri microbi benefici.

Negli ultimi anni il grande progresso delle tecnologie di sequenziamento ad alto rendimento e la loro applicazione nello studio delle comunità microbiche intestinali sta fornendo prove crescenti del fatto che il microbiota intestinale ha un impatto importante nel successo della maturazione del nostro sistema immunitario e in diversi aspetti della vita umana. fisiologia, che può includere l’innesco, la progressione e l’instaurarsi di diverse malattie. Non solo i profili del microbiota intestinale sono influenzati dalla dieta8,9, dall’età10 o dalla geografia11, l’alterazione della composizione dei microrganismi intestinali è stata collegata ad alcuni disturbi intestinali e autoimmuni come l’obesità12, la sindrome metabolica13, l’artrite reumatoide14, il diabete di tipo 115, l’infiammazione intestinale malattie16 e lupus eritematoso sistemico (LES)17.

Se siamo d’accordo sul fatto che il microbiota umano è uno dei nostri organi, nascerà rapidamente il concetto di trapianto di microbiota fecale (FMT). Nella letteratura scientifica, l'FMT è stato descritto per la prima volta alla fine degli anni '5018 e può essere definito come il "invio di feci processate da un individuo sano all'intestino di una persona malata mediante clistere, colonscopia o altri mezzi"19. In particolare, l’FMT ha avuto un’efficacia impressionante (in alcuni casi oltre il 90% di successo) nello spostamento dell’infezione ricorrente da Clostridium difficile dall’intestino di individui affetti che non rispondevano alla terapia antibiotica e nel ristabilimento di un microbiota intestinale equilibrato20. Molto recentemente, la FMT è stata applicata con successo per il trattamento della colite indotta da antibiotici21. La generalizzazione dell'FMT non regolamentata in alcune popolazioni ha portato la Food and Drug Administration (FDA) statunitense a regolamentare rigorosamente le feci come farmaco biologico22.