Dal mare un tesoro per l'industria biotech
Identificare nuovi enzimi dalle specie microbiche marine e produrre molecole bioattive in grado di rendere più efficienti i processi dell’industria biotecnologica è l’obiettivo di 'Inmare’, consorzio internazionale di ricerca al quale il Cnr partecipa attraverso due Istituti: l'Ibbe di Bari e l'Iamc di Messina
Gli ambienti marini rappresentano la più ricca fonte di nuovi geni, enzimi e prodotti naturali da utilizzare in processi industriali. In particolare, le specie microbiche che vivono in condizioni estreme sono una straordinaria risorsa naturale di enzimi più stabili ed efficienti che potrebbero migliorare le performance e la sostenibilità dei processi industriali rendendo disponibili per il futuro nuovi processi, applicazioni biotech e prodotti più economici ed ecologici. Lo sfruttamento dell’ancora sconosciuta biodiversità microbica, la cosiddetta 'microbial dark matter'.
C'è l'obiettivo del consorzio internazionale 'InMare’ (Industrial Application of Marine Enzymes), costituito da oltre 20 partner del mondo accademico e delle maggiori multinazionali operanti in ambito biotecnologico provenienti da 12 paesi, guidato da Peter Golyshin e Olga Golyshina dell’Università di Bangor (Galles).
Il consorzio lavorerà per quattro anni a un progetto comune finanziato dal programma 'Horizon 2020’ per sei milioni di euro, finalizzato a identificare, caratterizzare e utilizzare nuovi enzimi e metaboliti ottenuti da popolazioni microbiche marine. A tale scopo saranno sviluppate piattaforme innovative di screening e di espressione genica per l’identificazione e l’utilizzo della diversità funzionale di enzimi di origine marina: la ricerca sarà orientata in particolare alla produzione di molecole bioattive a elevato livello di purezza, allo sviluppo di tecnologie di risanamento ambientale e all’identificazione di farmaci anti-cancro. Al progetto, avviato a inizio aprile, il Cnr partecipa con l’Istituto di biomembrane e bioenergetica (Ibbe) di Bari e con l’Istituto per l'ambiente marino costiero (Iamc) di Messina.
“L’Ibbe sarà impegnato su più fronti, tra cui il sequenziamento massivo del Dna ambientale precedentemente campionato dagli altri partner del progetto”, spiega il direttore dell’Istituto Graziano Pesole. “Inoltre, effettueremo i campionamenti e le successive analisi funzionali di librerie metagenomiche costituite da Dna microbico isolato dalle saline di Margherita di Savoia, un sito finora poco indagato per le sue elevate potenzialità biotecnologiche. Infine, contribuiremo all’analisi bioinformatica dei dati prodotti, anche con lo sviluppo di metodologie innovative, al fine di orientare e focalizzare gli studi funzionali su larga scala degli altri partner del consorzio”.
“L’Iamc-Cnr fornirà una collaudata piattaforma di infrastrutture e di conoscenze per lo studio completo delle caratteristiche ecologiche ed eco-fisiologiche delle comunità microbiche marine in tutti i tipi di ecosistemi marini naturali, tra cui ambienti marini profondi e siti estremi”, aggiunge Michail Yakimov dell’Iamc-Cnr. “In particolare, sarà coinvolto nell’allestimento di librerie di espressione, nel survey filogenetico delle comunità procariotiche, nel monitoraggio dell’espressione degli enzimi chiave coinvolti nelle principali vie metaboliche e nell’espressione di geni in organismi ospiti non convenzionali”.
Parte del lavoro di ricerca verrà condotto a bordo della nave oceanografica Urania. "Come Iamc-Cnr ci occuperemo anche di organizzare le campagne oceanografiche e di provvedere al campionamento da vari siti marini estremi”, aggiunge Yakimov. “I campioni raccolti, ovvero acqua e sedimenti, saranno utilizzati per l’isolamento del Dna, per studi genomici e metagenomici e per l’allestimento di colture di arricchimento per studi di coltivazione microbica. Naturalmente, tutto il materiale raccolto sarà condiviso con i partner del consorzio”.
“Il consorzio attualmente dispone già di oltre 100 librerie geniche provenienti da diversi ambienti, più o meno 'estremi’, che saranno sottoposte a screening, ma prevede comunque la costruzione di altre librerie di Dna da ambienti estremofili non ancora studiati”, conclude Luigi Ceci dell’Ibbe. L’azione congiunta del consorzio InMare, esplorando mari e oceani, permetterà quindi di valorizzare questa straordinaria risorsa frutto di quattro miliardi di anni di evoluzione e possibile fonte di nuovi tesori biotecnologici di elevato potenziale per una produzione industriale sostenibile.
Fonte: Graziano Pesole, Istituto di biomembrane e bioenergetica, Bari; Michail Yakimov, Istituto per l'ambiente marino costiero, Messina