2011 - Intervista con il Prof. Jeffrey I. Gordon, vincitore dell'8° Danone International Prize for Nutrition

Il ricercatore Americano Jeffrey I. Gordon, Direttore del Centre for Genome Sciences and Systems Biology della Washington University School of Medicine di St. Louis, è stato premiato con il Danone International Prize for Nutrition per la sua ricerca sul microbioma intestinale umano, l’alimentazione e lo stato nutrizionale. Il suo lavoro sottolinea come le variazioni nella composizione della comunità microbica intestinale siano correlate all’obesità e alla malnutrizione.

È appena stato premiato con il Danone International Prize for Nutrition. Quale è stata la sua reazione all’annuncio di questo premio?
Sono entusiasta e allo stesso tempo sopraffatto. Sono stato incredibilmente fortunato ad avere avuto un gruppo di studenti molto motivati che ha lavorato insieme a me in laboratorio in questi anni. Quindi, l’onore del Danone International Prize for Nutrition in realtà appartiene a loro ed è un riconoscimento alla loro visione, al loro coraggio e ai loro risultati.

Questo premio, che viene assegnato da vostri pari, è un riconoscimento ad anni di ricerca sul microbiotia intestinale umano, il suo metagenoma, l’alimentazione e lo stato nutrizionale. Potrete riassumerci in poche parole la sua ricerca?
La nostra ricerca si occupa dei rapporti di mutuo beneficio tra ospite e microbi all’interno dell’intestino umano. Essa ci ha fornito una nuova prospettiva degli essere umani come superorganismi, che mescolano le nostre cellule umane con le nostre comunità microbiche intestinali. I nostri microbi intestinali ci forniscono le capacità fisiologiche che le nostre cellule intestinali non saprebbero sviluppare. Questo contribuisce alle variazioni fisiologiche che manifestiamo dopo la nascita e aiutano il nostro intestino ad adattarsi ai diversi scenari culturali, compresa l’alimentazione.
Il nostri studi sui gemelli mono- e dizigoti e le loro madri hanno evidenziato che i nostri microbiomi dovrebbero essere considerati parte del trasferimento delle informazioni genetiche che avviene tra i membri di una famiglia nel corso delle generazioni. Tali studi ci hanno anche rivelato l’esistenza di un microbioma intestinale centrale che codifica le funzioni metaboliche chiave condivise dagli esser umani non soltanto nell’ambito di una stessa famiglia ma anche trasversalmente alle famiglie. Le nostre analisi dell’uomo, dei primati non umani e di tante altre specie mammifere hanno evidenziato che l’alimentazione gioca un ruolo primario nella formazione dell’ecologia microbica intestinale nel corso dell’evoluzione mammifera. Il nostro lavoro sui modelli di topo gnotobiotici ci sta rivelando che i meccanismi per i quali l’alimentazione e determinati ingredienti nutrizionali formano la struttura e la funzione della comunità microbica intestinale. Abbiamo studiato come il microbiota non solo permetta di ricavare energia da componenti altrimenti indigesti presenti nella nostra alimentazione, come alcuni carboidrati vegetali complessi, ma aiuti anche a garantire, attraverso la manipolazione dei geni dell’ospite, che l’energia ricavata venga depositata nelle cellule di quest’ultimo. Infine, abbiamo utilizzato e continuiamo a utilizzare i modelli di topo gnotobiotici, compresi quelli in cui sono state trapiantate comunità microbiche intestinali umane, per mostrare come la variazioni nella composizione della comunità microbica intestinale e nel contenuto e nelle funzioni dei geni siano correlati all’obesità e a gravi forme di malnutrizione.

Quali sono le principali applicazioni dei vostri studi?
Le nostre scoperte dimostrano che il valore calorico e nutrizionale del cibo non dovrebbero essere considerati delle entità assolute, ma piuttosto dei termini relativi influenzati dal microbiota e dal microbioma del consumatore.
Inoltre, le nostre analisi genomiche e metagenomiche ci permettono di mettere a confronto i microbi e il microbiota intestinali di individui denutriti (e obesi), di varie fasce di età, prima, durante e dopo diversi interventi alimentari. Molti risultati di queste analisi sono prevedibili. Innanzitutto, una migliore comprensione dei fabbisogni nutrizionali delle popolazioni delle varie parti del mondo può essere associata a: (i) biomarcatori basati sul microbioma per identificare coloro che sono a rischio malnutrizione, specialmente nelle prime fasi di vita, e quelli a rischio obesità; (ii) raccomandazioni alimentari basate sui fabbisogni nutrizionali e sulle capacità di lavorazione dei nutrienti di queste popolazioni; oltre a (iii) una migliore comprensione del perché alcune strategie di prevenzione e terapia falliscono in alcuni individui, mentre in altri hanno successo. Sulla base di queste considerazioni, la nostra farmacopea del 21° secolo comprende alcuni membri del nostro microbiota (alcuni dei quali possono essere incorporati nel cibo), i messaggeri chimici che normalmente producono, oltre a una nuova generazionale di preparati elaborati dall’uomo che influenzano l’attività dei geni umani individuati come i comuni target per la manipolazione del microbiota.

Lei sostiene “Questo è il momento giusto e c’è un grande bisogno di comprendere meglio l’interrelazione esistente tra alimentazione, stato nutrizionale, sistema immunitario e ecologia microbica nell’uomo nelle diverse fasi della vita, in diversi ambienti culturali e socioeconomici.” Perché ora?
La risposta risulta da una serie di fattori. Abbiamo bisogno di ideare nuovi modi di alimentarsi in modo sano per una popolazione la cui dimensione è prevista che aumenterà a 9 o addirittura 10 miliardi nei prossimi 40-80 anni. La soluzione deve tenere conto del fatto che le risorse di terra e acqua sono sempre più costrette e che i sistemi di distribuzione alimentare devono essere migliorati. Tragicamente, circa la metà dei 10 milioni di bambini che muoiono ogni anno muoiono per problemi legati alla malnutrizione. Abbiamo bisogno di comprendere meglio la relazione esistente tra composizione del latte materno e la sua evoluzione nel corso della montata lattea, lo sviluppo del microbioma intestinale infantile e la maturazione delle sue funzioni metaboliche, nonché lo sviluppo del nostro sistema immunitario, di modo che possiamo conoscere i fattori determinanti di una crescita sana. Quasi un miliardo di persone soffre di varie forme di malnutrizione. Un’ipotesi da verificare è che il microbiota intestinale possa contribuire alla malnutrizione, così come all’obesità, attraverso i suoi effetti sul metabolismo dei nutrienti e le funzioni immunitarie. Dobbiamo tenere conto dell’impatto dell’occidentalizzazione sulla struttura e la dinamicità dei nostri microbiomi intestinali e chiederci se esiste un’altra dimensione all’evoluzione genetica umana, la quale si starebbe espandendo rapidamente in molte delle nostre società a seguito dei cambiamenti nel nostro stile di vita. Se così fosse, in che modo i cambiamenti nei nostri microbiomi intestinali portati dall’occidentalizzazione e dai nostri stili alimentari occidentali impattano sulla nostra fisiologia e aumentano il nostro rischio di contrarre diverse patologie? Le risposte richiedono, almeno in parte, lo sviluppo di nuove tranlational medicine pipeline per definire in maniera rigorosa il valore nutrizionale degli alimenti che consumiamo nelle diverse fasi della nostra vita e il ruolo del microbioma nella definizione del valore nutrizionale. Queste pipeline sono necessarie per valutare i claim salutistici associati agli ingredienti alimentari.

Gli insigniti ricevono 120.000€ come riconoscimento degli studi già pubblicati e per supportare la ricerca futura. Ha già deciso come utilizzarli?
Userò parte della somma per sostenere lo sviluppo professionale degli studenti: servirà a finanziare le loro trasferte nei Paesi in via di sviluppo, dove stiamo conducendo degli studi sull’impatto delle varie tradizioni culturali e i vari stili alimentari sul microbioma intestinale, allo scopo di ottenere una visione più ampia dei fattori che influenzano la nutrizione umana e delle nuove sfide che la rapida crescita della popolazione pone alla nostra capacità di nutrire adeguatamente le persone. Allo stesso modo, questi fondi verranno utilizzati per finanziare la trasferta dei colleghi provenienti dai Paesi in via di sviluppo al nostro Centre for Genome Sciences and Systems Biology, come parte di uno scambio scientifico finalizzato a diffondere gli strumenti sperimentali e informatici della metagenomica in riferimento agli studi sull’ecologia microbica intestinale e lo stato nutrizionale umano. Infine, ci permetteranno di sostenere il lavoro degli antropologi che stanno collaborando insieme a noi e che stanno studiando l’antropologia dei microbi.