Shime, l’intestino virtuale del laboratorio Micro4Food

Lo Shime è diventato essenziale nelle ricerche del laboratorio perché permette di studiare il microbiota intestinale e valutare, in ultima analisi, gli effetti degli alimenti – ogni tipo di sostanza o ingrediente – sul nostro benessere.

“Una pompa aspira il liquido con le sostanze che vogliamo studiare e lo trasferisce nel primo contenitore, lo stomaco, dove incontra le condizioni tipiche dell’ambiente gastrico, quindi un pH molto acido”, chiarisce Polo, “qui rimane per un po’ di tempo, così da darci il tempo di rilevare tutti i dati sul comportamento nello stomaco; dopo di che, entra in gioco una seconda pompa che pesca dalla prima scatola e così via”. Il tempo di permanenza in ogni segmento – tempo standard che rispetta protocolli codificati – viene impostato dai ricercatori. Ad ogni step del viaggio attraverso l’intestino, al liquido sotto esame posso venire aggiunti altri composti. “Ad esempio quando si arriva al piccolo intestino vengono inseriti i succhi pancreatici, caratteristici di questo ambiente”, aggiunge Polo.

Il vantaggio di disporre di un alleato per la ricerca come lo Shime è che si possono fare esperimenti altrimenti difficili da svolgere dal vivo. “E tutto può essere fatto N volte, senza limiti”, afferma Di Cagno, “ovviamente l’uomo non mangia una volta sola al giorno, mangia tre volte, colazione, pranzo e cena. La macchina con un software riproduce questo ciclo di alimentazione, per riprodurre fedelmente la condizione reale. Possiamo far durare l’esperimento quanto vogliamo: una settimana, un mese, due mesi a seconda dell’obiettivo dello studio”. Non solo: modificando alcuni parametri dell’ecosistema intestinale, l’esperimento si può differenziare per dare conto della diversità che esiste tra individui diversi esposti allo stesso tipo di alimentazione.

Ma la grandiosità dello Shime consiste nel fatto che esso permette, rispetto agli esperimenti in vivo, di eliminare tutte quelle variabili che entrano in gioco quando si fanno prove su esseri viventi e che possono falsare il rapporto causa-effetto tra alimento e impatto sull’ecosistema intestinale. Se oggi una persona mangia un determinato alimento e noi analizziamo quello che ha dentro, come facciamo a dire che un effetto è dovuto a quello che ha mangiato piuttosto che a un malessere del giorno prima? Con il simulatore, eliminiamo tutte le possibili variabili individuali e creiamo un rapporto diretto tra l’alimento e l’effetto che ha nel sistema intestinale”, sottolinea la responsabile del laboratorio. Senza trascurare la questione etica e dei dati sensibili che lo Shime permette di bypassare del tutto, spianando la strada alla ricerca.

“Ma”, si chiederà il lettore, “alla fine del percorso tutti sappiamo cosa avviene nel corpo umano, una volta che tutto il procedimento della digestione è stato completato. E nello Shime?”. Il simulatore anche qui funziona esattamente come il corpo umano. Non viene prodotto un solido ma un liquido maleodorante chiamato in modo elegante “waste”, ovvero rifiuto. E come spesso accade è proprio dalle cose che noi riteniamo di minor valore che spesso arrivano le cose più preziose. Nella nostra spiegazione abbiamo dimenticato di ricordare da dove vengono i microorganismi che ogni intestino ha e che rappresentano il microbioma vero e proprio. Beh, è proprio dal prodotto ultimo di un intestino umano. Sì, avete capito bene. I ricercatori prendono campioni fecali, in cui i microorganismi vivono e che provengono da un colon umano, e riescono a riprodurli e a reinserirli nello Shime. “In pratica portiamo indietro le lancette del tempo”, conclude Polo, “il campione fecale deriva dagli ambienti che vogliamo riprodurre in vitro. Noi riusciamo a fare il processo inverso, ovvero a riprodurre il microbioma intestinale da cui deriva. Questa è anche la ragione per la quale possiamo riprodurre le condizioni intestinali di più persone diverse, proprio sfruttando campioni di origine diversa e rappresentativi di persone  distinte per età, costituzione fisica, salute”. Al traguardo, dopo questo lungo viaggio, i ricercatori disporranno di un campione contenente i microorganismi inseriti. I ricercatori a questo punto l’analizzeranno per vedere e misurare l’effetto di determinate sostanze sulla comunità microbica.

Immagine di apertura:  © Harald Wisthaler