Sviluppato un database per conoscere il nostro “microbioma alimentare”

I microbi fanno parte del cibo che mangiamo e possono influenzare il nostro microbioma, ma si conosce molto poco sui microbi presenti nei nostri cibi. Ora, i ricercatori hanno sviluppato un database del “microbioma alimentare” sequenziando i metagenomi di 2.533 cibi diversi. Hanno identificato 10.899 microbi associati al cibo, metà dei quali erano specie precedentemente sconosciute, e hanno dimostrato che i microbi associati al cibo rappresentano in media circa il 3% del microbioma intestinale degli adulti e il 56% di quello dei neonati. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Cell e il database è disponibile come risorsa ad accesso libero.

“Si tratta del più ampio studio sui microbi negli alimenti”, afferma il coautore senior e microbiologo computazionale Nicola Segata dell’Università di Trento e dell’Istituto Europeo di Oncologia di Milano. “Ora possiamo iniziare a usare questo riferimento per comprendere meglio come la qualità, la conservazione, la sicurezza e altre caratteristiche degli alimenti siano collegate ai microbi che contengono”.

Tradizionalmente, i microbi negli alimenti sono stati studiati coltivandoli uno a uno in laboratorio, ma questo processo è lento e richiede molto tempo, e non tutti i microbi possono essere facilmente coltivati. Per caratterizzare il microbioma alimentare in modo più completo ed efficiente, i ricercatori hanno sfruttato la metagenomica, che ha permesso loro di sequenziare simultaneamente tutto il materiale genetico all’interno di ogni campione di alimento. La metagenomica è spesso utilizzata per caratterizzare il microbioma umano o analizzare campioni ambientali, ma in precedenza non è stata utilizzata per studiare gli alimenti su larga scala.

“I microbiologi alimentari studiano gli alimenti e ne testano la sicurezza da oltre cento anni, ma abbiamo sottoutilizzato le moderne tecnologie di sequenziamento del DNA”, afferma il coautore senior e microbiologo Paul Cotter di Teagasc, APC Microbiome Ireland e VistaMilk Ireland. “Questo è il punto di partenza per una nuova ondata di studi nel campo in cui sfruttiamo appieno la tecnologia molecolare disponibile”.

In totale, il team ha analizzato 2.533 metagenomi associati al cibo provenienti da 50 paesi, tra cui 1.950 metagenomi appena sequenziati. Questi metagenomi provenivano da una varietà di tipi di cibo, di cui il 65% erano fonti di latticini, il 17% erano bevande fermentate e il 5% erano carni fermentate. Questi metagenomi comprendevano materiale genetico di 10.899 microbi associati al cibo, categorizzati in 1.036 specie batteriche e 108 specie fungine. Cibi simili tendevano a ospitare tipi simili di microbi, ad esempio le comunità microbiche in diverse bevande fermentate erano più simili tra loro che ai microbi nella carne fermentata, ma c’era una maggiore variazione tra i prodotti caseari, probabilmente a causa del maggior numero di prodotti caseari esaminati.

Sebbene i ricercatori non abbiano identificato molti batteri palesemente patogeni nei campioni di cibo, hanno identificato alcuni microbi che potrebbero essere meno desiderabili a causa del loro impatto sul sapore o sulla conservazione del cibo. Sapere quali microbi “appartengono” a diversi tipi di cibo potrebbe aiutare i produttori, sia industriali che su piccola scala, a produrre prodotti più coerenti e desiderabili. Potrebbe anche aiutare i regolatori alimentari a definire quali microbi dovrebbero e non dovrebbero essere in determinati tipi di cibo e ad autenticare l’identità e le origini dei cibi “locali”.

“Una cosa che è stata sorprendente è che alcuni microbi sono presenti e svolgono funzioni simili anche in alimenti molto diversi e, allo stesso tempo, abbiamo dimostrato che gli alimenti in ogni struttura o fattoria locale hanno caratteristiche uniche”, afferma Segata. “Questo è importante perché potrebbe migliorare ulteriormente l’idea della specificità e della qualità degli alimenti locali e potremmo persino utilizzare la metagenomica per autenticare gli alimenti provenienti da una determinata struttura o posizione”.

Comprendere il microbioma alimentare potrebbe avere implicazioni anche per la salute umana, poiché alcuni dei microbi che mangiamo potrebbero diventare membri stabili dei nostri microbiomi. Per esaminare le sovrapposizioni tra microbi associati al cibo e microbioma umano, il team ha confrontato il suo nuovo database con 19.833 metagenomi umani precedentemente sequenziati. Hanno dimostrato che le specie microbiche associate al cibo compongono circa il 3% del microbioma intestinale degli adulti e oltre il 50% del microbioma intestinale dei neonati.

“Ciò suggerisce che alcuni dei nostri microbi intestinali potrebbero essere acquisiti direttamente dal cibo, o che storicamente, le popolazioni umane hanno ottenuto questi microbi dal cibo e poi quei microbi si sono adattati per diventare parte del microbioma umano”, afferma Segata. “Potrebbe sembrare solo una piccola percentuale, ma quel 3% può essere estremamente rilevante per la loro funzione all’interno del nostro corpo. Con questo database, possiamo iniziare a esaminare su larga scala come le proprietà microbiche del cibo potrebbero avere un impatto sulla nostra salute”.

Lo studio è stato uno dei principali risultati del consorzio MASTER EU, un’iniziativa finanziata dall’UE che coinvolge 29 partner in 14 paesi e che mira a caratterizzare la presenza e la funzione dei microbi lungo l’intera filiera alimentare.

Carlino N, Blanco-Míguez A, Punčochář M, Mengoni C, Pinto F, Tatti A, Manghi P, Armanini F, Avagliano M, Barcenilla C, Breselge S, Cabrera-Rubio R, Calvete-Torre I, Coakley M, Cobo-Díaz JF, De Filippis F, Dey H, Leech J, Klaassens ES, Knobloch S, O'Neil D, Quijada NM, Sabater C, Skírnisdóttir S, Valentino V, Walsh L; MASTER EU Consortium; Alvarez-Ordóñez A, Asnicar F, Fackelmann G, Heidrich V, Margolles A, Marteinsson VT, Rota Stabelli O, Wagner M, Ercolini D, Cotter PD, Segata N, Pasolli E. Unexplored microbial diversity from 2,500 food metagenomes and links with the human microbiome. Cell. 2024 Aug 16:S0092-8674(24)00833-X. doi: 10.1016/j.cell.2024.07.039. Epub ahead of print. PMID: 39214080.