La biodiversità come fonte di nuovi medicinali

Il futuro delle biotecnologie marine è nelle lagune della Polinesia?

[6 novembre 2013]

Le calde acque delle lagune salmastre della Polinesia francese potrebbero ospitare microbi con enorme potenziale commerciale, che potrebbero servire a produrre potenti medicinali o loro alternative. Ne sono convinti i ricercatori di Pacific Biotech, una startup di Tahiti creata nel 2006 e che è subito diventata una delle imprese più innovative della Francia. Alla Pacific Biotech dicono che il loro obiettivo è quello di «Ricercare, caratterizzare e valorizzare delle molecole di interesse biotecnologico, prodotte in condizioni controllate, attraverso dei microrganismi provenienti da ambienti atipici polinesiani».

Infatti numerosi ecosistemi della Polinesia ospitano microrganismi molto particolari e Pacific Biotech li sta localizzando e censendo in un certo numero di biotopi ed ha già una banca di ceppi che secondo i ricercatori ha un forte potenziale di valorizzazione. Infatti a caccia di batteri con Pacific Biotech in Polinesia ci sono anche l’Institut de recherche pour le développement, il Centre national de la recherche scientifique (Cnrs) e l’Institut Français de Recherche pour l’Exploitation de la Mer.

Gli studi di maggior successo sulle molecole prodotte da questi ceppi riguardano gli esopolisaccaridi  (Eps) e poliidrossialcanoati (Pha). La presenza di gruppi chimici specifici (per esempio  acidi uronici, raggruppamenti di zuccheri aminoacidi e solfato) richiede una notevole quantità di interessanti proprietà chimiche e/o biologiche. Infatti, le attività come la chelazione di certi metalli o l’inibizione di attività enzimatiche sono state identificate per diverse collezioni di Eps. Altri promettenti studi sono stati avviati per quanto riguarda la biosintesi di pigmenti e di enzimi di interesse industriale. Ad esempio, Pacific Biotech ha scoperto il batterio Paracoccus zeaxanthinifacienspayriae che produce molecole esopolisaccaride con un potenziale commerciale per creme idratanti e antiossidanti ed ha anche e individuato il batterio  Pseudomonas guezennei  che secerne una forma di poliestere naturale chiamato poliidrossialcanoato che potrebbero costituire la base di un materiale di imballaggio biodegradabile. «E ‘una valida alternativa per la produzione di plastica – dice Il biochimico polinesiano Bernard Costa, di Pacific Biotech –  in quanto non sarebbe fatta da petrolio greggio, ma da una fonte rinnovabile. Le molecole potrebbe essere avere una resa commerciale con un processo di fermentazione industriale, come quello usato per la produzione di birra».

Come sottolineano quelli di Pacific Biotech, «Nel mondo gli oceani presentano numerosi ecosistemi unici e vari che implicano una grande diversità a livello di metabolismo biologico degli esseri viventi che li colonizzano. I pesci, le conchiglie ed i crostacei sono i più conosciuti degli organismi marini ma non rappresentano che una piccola parte della vita marina. Tra i “dimenticati” degli oceani i microrganismi marini sono stati sfortunatamente per lungo tempo scartati dai programmi di ricerca, sebbene ai giorni nostri sia conosciuta un’infima parte tra loro. In effetti, delle recenti expertises hanno rivelato che meno dell’1% dei funghi marini sono stati studiati e circa il 3% dei batteri marini sono stati scoperti».

Eppure un gran numero di ecosistemi marini offre condizioni di vita atipiche ed estreme e per colonizzare questi habitat i microrganismi sono stati obbligati ad adattare il loro metabolismo, producendo spesso molecole funzionali specifiche. «Così – spiegano i ricercatori polinesiani – ogni habitat atipico è in grado di ospitare dei microrganismi unici che producono molecole differenti e nuove rispetto a tutte quelle che sono state studiate fino ad adesso. Questo è di interesse per di versi settori industriali che sono costantemente alla ricerca di nuove molecole di origine naturale, è il campo della “chimica verde”».

Un ambito che comprende anche altri metaboliti secondari che vengono utilizzati in medicina, acquacoltura, agricoltura o nella lotta ai bio-film che qui pongono grossi problemi in tutti gli ambienti marini. Ma il settore forse più promettente per le molecole innovative di origine naturale è forse quello dei cosmetici.

Il team di Pacific Biotech spiega che «Attualmente, circa il 30% delle risorse commercializzate  nel mondo sono di origine naturale e rappresentano 150.000 molecole prodotte da piante, animali e microrganismi. Tra questi “actifs” meno del 10% provengono da organismi marini. E lo stesso vale per le 50.000 risorse prodotte da microrganismi, che riguardano solo pochi ceppi marini. Così, fino al 1999 erano stati prodotti solamente  350 metaboliti secondari da ceppi batterici marini e circa 240 sono derivati da funghi marini».

Ma proprio questa grande diversità degli ecosistemi marini e la scarsa ricerca su di loro finora svolta, lasciano intuire un enorme potenziale per nuove molecole attive, maggiore che negli ecosistemi terrestri. Infatti negli ultimi 10 anni si è osservato un declino del numero di nuove molecole scoperte a partire da organismi terrestri, mentre le scoperte di molecole prodotte da organismi marini sono in piena espansione.

La Polinesia potrebbe davvero essere la Mecca delle biotecnologie marine: i diversi ecosistemi che si trovano nella sua miriade di isole comprendono i tappeti microbici di alcuni atolli dell’arcipelago delle  Tuamotu che sono stati ben studiati negli ultimi anni. Le ricerche di Pacific Biotech  si concentra su ecosistemi estremi come le lagune di Kopara, con tappeti microbici di color arancione che si sviluppano nell’acqua ad alta salinità illuminata e riscaldata dal sole. «I tappeti microbici – spiegano i ricercatori di Tahiti – sono comunità complesse costituite da precarioti fototrofi e chemiosintetici. Presentano una struttura stratificata dovuta alla distribuzione verticale dei microrganismi che seguono i gradienti significativi di luce, ossigeno, solfuri, rH e pH in funzione dei loro bisogni nutrizionali. Questi tappeti microbici che si sviluppano nelle lagune di acqua salmastra ed iper-salata ospitano dei microrganismi molto diversi e particolari».

Lone Gram, un ricercatore biotecnologico della Danmarks Tekniske Universitet, fa notare che «I batteri sono già utilizzati come fonti di composti in prodotti commerciali che vanno dalle medicine al detersivo in polvere, ma è solo di recente che i ricercatori hanno cominciato la bio-prospezione di nuovi batteri marini. L’oceano è pieno di organismi che sono unici dell’ambiente marino. Poiché le condizioni degli oceani e della terra sono completamente diversi, molti scienziati ritengono che gli organismi marini sono in grado di produrre molecole bioattive che sono distinte da quelle che conosciamo negli organismi terrestri. I composti da batteri marini potrebbero essere usati come farmaci antitumorali, per trattare le infezioni resistenti agli antibiotici o nella produzione di biocarburanti. Dato che l’industria microbiologia marina è ancora giovane, nuove applicazioni potrebbero essere trovate tra i milioni di batteri che devono ancora essere identificati. Solo una piccola percentuale di batteri marini sono stati cresciuti in condizioni di laboratorio. Quello che non sappiamo è se il 99% di organismi che non siamo in grado di mettere a coltura in questo momento, potenzialmente abbiano un  significativo potenziale per le biotecnologie».

La Polinesia francese si estende su un’area grande più o meno come l’Europa, il che significa che ci potrebbe essere un enorme potenziale di risorse da microrganismi. Costa conclude: «Nella Polinesia Francese abbiamo relativamente pochi elementi per sostenere un reale sviluppo economico. E’ importante trovare attività economiche per sostenere un nuovo percorso di sviluppo. La nostra biodiversità è una risorsa importante, ma usarla come mezzo per lo sviluppo economico non è una soluzione chiara. Qui, le risorse disponibili ci costringono a grattarci un po’ la testa per trovare i loro utilizzi».