Approfondire le attività di scoperta delle biodiversità marine alla ricerca di nuovi trattamenti
A fronte di fervidi appelli, come l’iniziativa 10 x 20 dell’Infectious Diseases Society of America relativa a 10 nuovi antibiotici entro il 2020, esiste un’esigenza ampiamente riconosciuta di trovare fonti per nuovi medicinali. Le recenti esplorazioni e i progressi analitici hanno evidenziato come gli ambienti estremi, ritenuti un tempo inaccessibili alla vita, siano i effetti ricchi habitat di nuove comunità bioattive. Malgrado l’enorme promessa contenuta nelle profondità oceaniche, la realizzazione di nuovi composti a base marina devono fronteggiare numerosi ostacoli legati allo sviluppo, ad esempio sfide correlate all’accesso (fisico e legale), alla biologia (conoscenze di genetica e isolamento di composti) e allo sfruttamento (strozzature nella pipeline). Il progetto PHARMASEA, finanziato dall’UE, è riuscito a sviluppare una solida pipeline in grado di elaborare genomi microbici marini dalle raccolte di ceppi detenuti da partner, nonché da nuove raccolte di ceppi recuperati da ambienti estremi (habitat profondi, freddi e caldissimi). Il progetto ha isolato composti con caratteristiche interessanti per una varietà di settori di mercato, tra cui la sanità; in questo campo, il team ha sviluppato prodotti per trattare le infezioni, le infiammazioni e le malattie del sistema nervoso centrale (SNC). PHARMASEA è riuscito a creare composti con dimostrabili proprietà antiepilettiche e anti-Alzheimer. Esplorazione di canali nelle profondità oceaniche, alla ricerca di nuovi microrganismi La filosofia seguita da HARMASEA era semplice: sarà probabile che gli ambienti unici e/o estremi producano nuove specie di microrganismi, in quanto derivati di percorsi evolutivi diversi. Il coordinatore del progetto, il prof. Marcel Jaspars, spiega: “Abbiamo scelto in particolare i mari profondi e le regioni polari, poiché li crediamo capaci di generare una biodiversità unica, in grado di dare origine a una chimica biologicamente attiva in modo inconsueto. Si è dimostrata un’ipotesi esatta.” A seguito della scarsa esplorazione precedente di tale ambiente estremo, la prima sfida del team ha riguardato l’accesso. Lavorando con EUROFLEETS II (iniziativa collaborativa di ricerca marina finanziata dall’UE) e con il suo incrociatore PharmaDEEP, il team è riuscito a ottenere campioni sia profondi che freddi dalla depressione denominata South Shetland Trough, in Antartide. Ricordando l’elaborazione di questo sedimento, il prof. Jaspars racconta: “Abbiamo utilizzato tecniche di microbiologia per isolare singoli ceppi di microrganismi, facendoli poi crescere in condizioni speciali. Successivamente, abbiamo utilizzato tecniche di separazione per isolare le sostanze chimiche che essi producono e ne abbiamo stimato i caratteri di novità e diversità, adottando un sofisticato approccio di database sviluppato durante PHARMASEA. Contemporaneamente, abbiamo testato l’attività biologica dei materiali e valutato le potenzialità biosintetiche tramite scansione di genoma. Ai materiali positivi sotto il profilo della chimica, della bioattività e della genetica, è stata data priorità riguardo l’isolamento e la caratterizzazione strutturale.” Per velocizzare la scoperta di elementi di novità chimica, il team si avvalso di chemiometria, estrapolazione di dati e delucidazione strutturale assistita da computer. I database e gli strumenti di dereplicazione di PHARMASEA sono serviti anche a identificare composti già noti, individuare con precisione composti sconosciuti e accelerare il processo complesso per chiarirne la struttura. Sono stati anche scoperti nuovi composti con originali meccanismi d’azione, grazie a saggi innovativi e schermi contrapposti. PHARMASEA è riuscito a produrre cinque composti di derivazione marina, che hanno raggiunto la fase dei modelli animali in relazione alle malattie del SNC. Due composti non tossici derivati da una spugna marina, con proprietà analoghe ai farmaci, hanno fornito risultati positivi nel modello comportamentale di morbo di Alzheimer, riducendo anche l’infiammazione ridotta che potrebbe procedere la malattia. Servendosi di un modello di danio rerio, tre composti hanno anche raggiunto la fase di sperimentazione su animali per il trattamento dell’epilessia, dimostrando anche in questo caso analogie ai farmaci e assenza di tossicità. Due di tali composti derivano da un fungo marino e riducono notevolmente le crisi nel modello animale di riferimento per l’epilessia. Influenzare la politica e potenziare le prestazioni economiche Attualmente, il team sta eseguendo ulteriori test sui composti per l’epilessia, per procedere verso le sperimentazioni cliniche sull’uomo. Per il trattamento dell’Alzheimer, il team brevetterà analoghi attivi e li svilupperà ulteriormente tramite un partenariato UE-USA. Il prof. Jaspars conclude: “In termini di cosiddetta ‘economia blu’, abbiamo dimostrato che i materiali provenienti da oceani profondi e freddi possono contenere sostanze chimiche di elevato valore. Contribuendo al know-how tecnologico europeo attraverso questi progressi interdisciplinari, PHARMASEA contribuisce a garantire la completezza della regione.” Tuttavia, occorrono anche soluzioni politiche, per ridurre le strozzature nella pipeline dello sfruttamento dell’attività di scoperta delle biodiversità. Per migliorare l’accesso a biorisorse marine in differenti habitat e giurisdizioni e, al tempo stesso, promuovere un’equa ripartizione dei benefici, PHARMASEA ha lavorato con una molteplicità di decisori politici dell’ONU, dell’UE e di blocchi nazionali, come l’Unione africana. PHARMASEA è riuscito a fornire opzioni di politica per il Comitato preparatorio dell’ONU sull’uso sostenibile della biodiversità marina al di fuori delle zone di giurisdizione nazionale, sulla base delle competenze maturate dal progetto in merito alle buone pratiche scientifiche.
Parole chiave
PHARMASEA, biorisorse, nuovo medicinale, ambienti estremi, composti bioattivi, microrganismi, epilettico, Alzheimer, microbiologia, scansione di genoma, biodiversità marina, economia blu, chemiometria
