Guardiani microbici: metodo innovativo protegge i microrganismi da ambienti estremi e viaggi spaziali

RomeRicercatori del MIT hanno sviluppato un metodo per rendere i microbi capaci di sopravvivere in condizioni estreme. Mescolano batteri con additivi sicuri approvati dalla FDA. Questi composti aiutano a stabilizzare vari microbi come il lievito e i batteri. Gli studiosi hanno dimostrato che tali miscele possono resistere a temperature elevate, radiazioni e processi industriali che di solito danneggiano i microbi.

Gli scienziati hanno inviato questi microbi alla Stazione Spaziale Internazionale e ora stanno verificando se siano riusciti a sopravvivere al viaggio.

Hanno focalizzato i loro studi su specifiche varietà di microrganismi.

• Escherichia coli Nissle 1917: Un probiotico utilizzato per trattare la diarrea del viaggiatore.
• Ensifer meliloti: Un batterio che agevola la crescita delle piante fissando l'azoto nel terreno.
• Lactobacillus plantarum: Un batterio impiegato nella fermentazione dei prodotti alimentari.
• Saccharomyces boulardii: Un lievito utilizzato come probiotico.

Il team ha lavorato su sostanze che aiutano i microbi a sopravvivere una volta essiccati in polvere tramite liofilizzazione. Di solito, trasformare questi microbi in compresse o pillole non è possibile perché richiede solventi organici dannosi. Il gruppo del MIT ha sviluppato un metodo mescolando i batteri con circa 100 ingredienti sicuri diversi per vedere quali mantengono i microbi vivi a temperatura ambiente per 30 giorni.

I ricercatori hanno scoperto che zuccheri e peptidi erano i più efficaci. Hanno condotto ulteriori test sul probiotico E. coli Nissle 1917. Combinando caffeina o estratto di lievito con uno zucchero chiamato melibiosi, hanno creato una miscela stabile chiamata "formulazione D." Questa miscela ha permesso a oltre il 10% dei microbi di sopravvivere dopo sei mesi di conservazione a 37 gradi Celsius. In confronto, la versione commerciale è durata solo 11 giorni nelle stesse condizioni.

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La Formulazione D ha resistito a livelli elevati di radiazioni ionizzanti, fino a 1.000 gray. Per fare un confronto, la dose di radiazione sulla Terra è circa 15 microgray al giorno, mentre nello spazio è di circa 200 microgray al giorno.

I ricercatori non sono certi di come gli additivi proteggano i batteri. Ritengono che gli ingredienti possano contribuire a mantenere le membrane cellulari dei batteri stabili durante la reidratazione.

Il team ha poi verificato se questi microrganismi resistenti continuassero a funzionare normalmente dopo aver affrontato condizioni difficili. Ensifer meliloti è riuscito a formare noduli benefici sulle radici delle piante e a convertire l'azoto in ammoniaca anche dopo essere stato esposto a temperature fino a 50 gradi Celsius. La loro versione di E. coli Nissle 1917 ha continuato a inibire la crescita di Shigella flexneri, che provoca diarrea mortale nei paesi a basso e medio reddito.

L'anno scorso, gli scienziati hanno inviato microbi estremofili alla Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Ora sono tornati sulla Terra e il team sta confrontando i campioni conservati all'interno della ISS, quelli attaccati all'esterno e i campioni di controllo rimasti sulla Terra.

La ricerca è stata finanziata dal Translational Research Institute for Space Health della NASA, dallo Space Center Houston, dal Dipartimento di Ingegneria Meccanica del MIT e dal 711 Human Performance Wing con il Defense Advanced Research Projects Agency. Il documento è stato scritto anche da Johanna L'Heureux, Emily Kolaya, Gary Liu, Kyle Martin, Husna Ellis, Alfred Dao, Margaret Yang, Zachary Villaverde, Afeefah Khazi-Syed, Qinhao Cao, Niora Fabian, Joshua Jenkins, Nina Fitzgerald, Christina Karavasili, Benjamin Muller e James Byrne.