Microbiota

Occhi puntati sui microrganismi
"buoni" che vivono nei polmoni:
come condizionano la salute?

 

Al via un nuovo gruppo di ricerca all’IRB, guidato da Samuel Nobs, con avanzate strutture tecniche di laboratorio. Verrano utilizzati anche "organoidi" per ridurre al minimo la sperimentazione sugli animali

di Elisa Buson

Gli ultimi scatoloni sono disfatti, le provette ordinate sui banconi, i microscopi accesi. Dopo settimane di preparativi, all’Istituto di Ricerca in Biomedicina (IRB) di Bellinzona (affiliato all’Università della Svizzera Italiana, USI) è diventato finalmente operativo il nuovo laboratorio per lo studio delle interazioni tra immunità e microbiota, che indagherà i delicati equilibri tra i microrganismi che abitano il nostro corpo e le risposte del sistema immunitario. L’obiettivo è capire come questa speciale convivenza, affinata in migliaia di anni di evoluzione, influisca sui meccanismi alla base delle malattie, soprattutto quelle respiratorie. A guidare il gruppo di ricerca è una new entry all’IRB, l’immunologo Samuel Philip Nobs, selezionato tra 88 candidati provenienti dalle migliori università del panorama internazionale.

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Svizzero di nascita, Nobs vanta un curriculum da vero globetrotter, dato che ha intrapreso il suo percorso accademico all’estero, spingendosi fino all’altro capo del mondo. Ha infatti condotto i suoi studi universitari in Nuova Zelanda, presso la Victoria University di Wellington, con soggiorni di ricerca presso il Malaghan Institute of Medical Research e l’Australian National University in Australia. Successivamente è tornato in Svizzera per completare il master in Immunologia e Microbiologia presso l’ETH di Zurigo, dove ha anche ottenuto il dottorato di ricerca nel 2017. Per la sua tesi, Nobs ha ricevuto la Medaglia d’Argento dell’ETH e il premio per la tesi di dottorato in Allergologia dalla Federazione Europea delle Società Immunologiche. Per la formazione post-dottorato si è invece trasferito in Israele, dove ha frequentato il Weizmann Institute of Science: le sue scoperte sono state premiate con il Sidney and Joan Pestka Postgraduate Award dall’International Cytokine and Interferon Society e il Weizmann Institute of Science Prize for Outstanding Postdoctoral Achievements. Nel 2024, grazie a uno Starting Grant del Fondo Nazionale Svizzero per la Ricerca Scientifica (FNS), Nobs è tornato in Svizzera dove ha iniziato la sua carriera scientifica indipendente come professore assistente presso l’Università di Zurigo. Da lì, il passo verso Bellinzona è stato breve.

«Ci sono diversi fattori che mi hanno convinto a entrare a far parte dell’IRB», spiega Nobs. «Innanzitutto, è un luogo di eccellenza scientifica, con una forte attenzione alla ricerca biomedica e grandi scienziati a tutti i livelli. Inoltre, è organizzato in modo da massimizzare il supporto ai suoi gruppi di ricerca, fornendo strutture chiave con competenze nelle tecnologie all’avanguardia in modo facilmente accessibile, il che è fondamentale per affrontare le sfide della ricerca odierna. Più nello specifico, l’istituto ha supportato molto l’avvio della nostra ricerca sulla comprensione del ruolo del microbiota nelle malattie umane, investendo in modo significativo in nuove infrastrutture di ricerca che, per la prima volta, consentiranno questo tipo di ricerca nella Svizzera italiana».

Il riferimento è alla nuova unità per topi “germ-free”, cioè un’area speciale dello stabulario dove i topi destinati agli esperimenti vengono allevati e mantenuti in un ambiente sterile, in modo da non ospitare alcun tipo di batterio, virus, fungo o parassita. «Questa infrastruttura ha richiesto un significativo investimento finanziario e un notevole sforzo organizzativo – sottolinea il ricercatore – ma sarà fondamentale per studiare il ruolo di particolari microrganismi nella salute e nelle malattie, poiché questi animali possono essere colonizzati da batteri specifici o dal microbiota dei pazienti stessi» per studiare la reazione del sistema immunitario e gli effetti a cascata sulla salute.

Insieme a Nobs sono arrivate da Zurigo anche due dottorande, ma il team del laboratorio punta ad espandersi ulteriormente. «Dal nostro arrivo si è aggiunta anche una borsista pre-dottorato e un altro dottorando inizierà a settembre», racconta l’immunologo. «Stiamo attualmente reclutando altri membri del laboratorio, tra cui dottorandi, ma probabilmente anche un tecnico e potenzialmente un postdoc. Prevediamo che il laboratorio conterà tra le 6 e le 12 persone nei prossimi mesi».

La nuova squadra raccoglierà l’eredità dell’ex laboratorio di Immunologia mucosale diretto da Fabio Grassi, che dopo oltre 20 anni ha lasciato l’IRB per raggiunti limiti di età. «Fabio Grassi ed io condividiamo un forte interesse per l’immunologia delle mucose, ovvero il sistema immunitario delle superfici barriera del corpo come l’intestino - sottolinea Nobs. - Nel nostro nuovo gruppo continueremo a lavorare su queste superfici barriera come ha fatto lui, anche se ci concentreremo maggiormente sul polmone piuttosto che sull’intestino, e approfondiremo in particolare il ruolo del microbiota nelle vie respiratorie, ancora in gran parte sconosciuto».

Sono molti i fattori che possono influenzare la composizione e (potenzialmente) la funzione dei microrganismi che vivono nel nostro corpo, come l’alimentazione, l’esercizio fisico, i farmaci che assumiamo e perfino gli animali domestici con cui viviamo. Quello che ancora non è chiaro, però, è se l’azione di questi fattori ambientali influenzi non solo il microbiota ma, di conseguenza, anche la nostra salute. «È qui che entriamo in gioco noi - spiega Nobs. - Vogliamo indagare se esistano effettivamente nessi causali diretti tra i cambiamenti in tali microbi e lo sviluppo di malattie. Il nostro focus sarà sulle malattie che colpiscono i polmoni. Tra queste rientrano le infezioni virali come l’influenza o il Covid-19, nonché malattie polmonari croniche come l’asma e la fibrosi polmonare».

Nei loro esperimenti, i ricercatori utilizzeranno un approccio integrato. «Per catturare la vera complessità di una malattia, combineremo campioni prelevati dai pazienti e modelli animali che consentono un’indagine meccanicistica del microbiota - precisa il team leader. - I risultati così ottenuti saranno ulteriormente perfezionati utilizzando modelli complessi in coltura cellulare, come gli organoidi polmonari umani derivati ​​da cellule staminali», ovvero aggregati tridimensionali di cellule che permettono di ricapitolare in provetta alcuni meccanismi naturalmente presenti nei polmoni veri dei pazienti. «Il nostro obiettivo - continua Nobs - è sviluppare ulteriormente questi strumenti traslazionali per modellare le interazioni tra ospite e microbiota polmonare nelle colture cellulari, al fine di ridurre al minimo il numero di animali ancora necessari per la sperimentazione».

Queste ricerche d’avanguardia saranno supportate da una «solida base finanziaria nei prossimi anni - assicura Nobs. - Il nostro gruppo di Zurigo ha conquistato un finanziamento iniziale (Starting Grant) del FNS, che è stato ora trasferito all’IRB. Siamo anche riusciti a ottenere significativi fondi aggiuntivi dal FNS e ulteriori fonti per la nostra ricerca».

Con queste premesse, le aspettative sono già alte. «Ci attendiamo di scoprire nuovi modi in cui i microrganismi regolano la salute polmonare e, potenzialmente, microbi o loro prodotti che hanno un potenziale terapeutico. In effetti, speriamo di trovare molecole che potrebbero essere utilizzate, ad esempio, per rafforzare l’immunità contro l’influenza o altre infezioni polmonari. Dato che stiamo sviluppando nuovi approcci per studiare questi fenomeni, prevedo che ci vorrà del tempo per pubblicare i risultati, probabilmente 4-5 anni. Il nostro obiettivo – conclude Nobs - è fare scienza ai massimi livelli e questo di solito richiede un po’ di tempo prima che i progetti siano completati».