Il benessere del nostro organismo attraversa dinamiche estremamente complesse che vanno ben oltre la semplice ereditarietà fornita dal DNA. Diversi e molteplici fattori climatici, comportamentali e ambientali, che spaziano dalle frequenti e calde ondate di calore all’inquinamento atmosferico urbano, fino ad arrivare alla prolungata esposizione serale agli schermi digitali e all’illuminazione artificiale, interagiscono costantemente con la nostra originaria predisposizione genetica. Questa continua e fitta interazione influenza in modo del tutto determinante i vari processi biologici del corpo umano lungo tutto l’intero arco della vita. Questo fondamentale e innovativo concetto ha rappresentato il principale fulcro tematico della conferenza internazionale Exposome Research: Finding Solutions for a Healthy Planet, un evento di grandissima rilevanza promosso direttamente dall’Alma Mater Institute on Healthy Planet. Questo importante centro di ricerca strategico e interdisciplinare dell’Università di Bologna ha infatti riunito nelle aule universitarie il 17 e il 18 giugno i migliori esperti provenienti da tutto il mondo per delineare e discutere approfonditamente un nuovo e affascinante paradigma della ricerca medica odierna e futura.
Cos’è l’esposoma e l’impatto della luce sui ritmi biologici
Il dibattito accademico ha ruotato in gran parte attorno al concetto vitale di esposoma, definito come l’impronta complessiva e profonda che l’ambiente lascia sulla nostra salute nel corso del tempo. Si tratta in sostanza della somma totale delle esposizioni ambientali che accompagnano ogni individuo sin dai delicati mesi di vita in utero per arrivare fino al momento della morte e che, incrociandosi immancabilmente con l’intero patrimonio genetico, tracciano la rotta verso la tenuta della salute o verso lo sviluppo di patologie.
Tra i fattori emergenti sotto osservazione ha assunto un peso estremamente rilevante la luce artificiale sempre più diffusa nei contesti metropolitani e digitali, specialmente durante le delicate ore serali e notturne. Come ha tenuto a precisare Valerio Carelli, direttore del Centro e professore di Genetica medica all’Università di Bologna: “La luce è uno dei principali sincronizzatori dei ritmi biologici. L’esposizione notturna può interferire con i ritmi circadiani, influenzando sonno, metabolismo e regolazione ormonale“. Il professore ha inoltre chiarito che “per milioni di anni i nostri ritmi umani si sono sincronizzati con l’alternanza naturale tra luce e buio. Oggi schermi e illuminazione artificiale modificano questo equilibrio, con effetti sulla vulnerabilità a diverse patologie nel lungo periodo“. Insieme alla luminosità artificiale, anche le severe ondate di calore estive vanno inserite tra i principali fattori di stress ambientale, manifestando impatti assai pesanti sulle fasce notoriamente più deboli e fragili dell’intera popolazione globale, come ad esempio gli anziani e i bambini molto piccoli.
Un cambio di paradigma totale nella medicina
Il modo di interpretare la fisiologia del corpo umano e le sue conseguenti alterazioni sta mutando in maniera radicale in tutto il mondo scientifico. Carelli ha spiegato nel dettaglio che “la salute si costruisce nell’interazione continua con l’ambiente. Si supera quindi il modello ‘uno a uno’ tra causa e malattia: è necessario osservare l’organismo nel tempo, integrando dati genetici, ambientali e clinici raccolti longitudinalmente“.
Gli studi contemporanei si stanno conseguentemente e progressivamente spostando da quelle ormai note analisi trasversali su enormi coorti, solitamente in grado di fornire una fotografia in un singolo istante, verso monitoraggi mirati, ripetuti e duraturi. A tal proposito il professore ha ribadito che “più che osservare 500 persone una sola volta, bisogna osservare meno individui ma numerose volte lungo la loro vita. È nella dinamica delle esposizioni e delle risposte biologiche che si comprende l’insorgenza delle malattie“. Questo innovativo e dirompente modello supera anche la precedente e ormai limitata visione focalizzata sui singoli organi, preferendo abbracciare una prospettiva sistemica. “Gli organi dialogano tra loro: segnali provenienti da un distretto del corpo possono fornire informazioni su altri sistemi“, ha precisato ancora Carelli.
Il ruolo dell’intelligenza artificiale e gli innovativi modelli biologici
L’enorme e crescente mole di dati eterogenei a disposizione degli analisti rende ormai inevitabile e centrale l’utilizzo della moderna intelligenza artificiale. Questa si rivela un prezioso alleato di calcolo per elaborare un altissimo volume di informazioni su più livelli e per identificare correlazioni nascoste e oggettivamente difficili da scovare tramite gli abituali approcci empirici.
Allo stesso tempo, la comunità dei ricercatori sta procedendo spedita con lo sviluppo e il perfezionamento di modelli sperimentali tra i più avanzati, come ad esempio i cosiddetti organoidi. Si tratta nello specifico di minuscole architetture cellulari derivate in modo diretto dai pazienti stessi, che garantiscono agli scienziati l’opportunità di studiare e riprodurre fedelmente in vitro i processi patologici e le relative reazioni a determinati stimoli ambientali e farmacologici. “Nei laboratori del Centro possiamo ricreare piccoli organi e utilizzarli per simulare l’impatto delle esposizioni ambientali. Questo apre nuove prospettive per la comprensione dei meccanismi delle malattie e per la medicina personalizzata“, ha dichiarato il direttore sottolineando questo ennesimo salto in avanti della tecnica laboratoriale.
I progetti europei tra esplorazione del cervello e ambiente urbano
Il convegno svoltosi nel capoluogo emiliano ha rappresentato inoltre un formidabile palcoscenico per svelare i risultati di innumerevoli ed entusiasmanti progetti comunitari, unendo di fatto la medicina allo studio approfondito dei contesti urbani. I riscontri del progetto eMOTIONAL CITIES hanno dimostrato, dati alla mano, come alterare sapientemente pochi specifici elementi dell’esperienza visiva nel corso di una normalissima passeggiata in città sia del tutto in grado di manipolare la frequenza e l’attività del nostro cervello, con impatti diretti sulle emozioni umane e sulla cognizione personale.
Si tratta di indagini molto affini a quelle del progetto complementare ENLIGHTENme. Questa iniziativa, guidata dalla stessa Università di Bologna, ha concentrato il proprio sforzo misurando le variazioni dettate dall’illuminazione all’interno degli spazi abitativi comuni e proponendo parallelamente soluzioni di arredo luminoso orientate interamente alla tutela del benessere biologico dei residenti, incoraggiando altresì la co-progettazione pubblica. Altre inchieste cruciali come i progetti Catalyse e Trigger si sono dedicate invece all’attualissima tematica climatica, analizzando le tempeste o le secche più estreme per capire come mitigare le loro nefaste conseguenze e rendere quindi le grandi macchine dei sistemi sanitari nazionali finalmente robuste di fronte alla ripetizione di tali calamità.
Dalle infezioni virali globali alle aspre sfide dell’oncologia
L’approccio basato interamente sull’esposoma continua a registrare successi anche nelle indagini condotte a ritroso sulle recenti pandemie mondiali. Le complesse rilevazioni del progetto ORCHESTRA hanno sancito che lo studio della triplice composizione genetica, che somma il DNA nucleare umano, il DNA mitocondriale umano e il metagenoma dell’esercito di microrganismi del microbioma, detiene la chiave per decifrare l’ampissima e spesso indecifrabile varietà di sintomatologie manifestate dai contagiati dal virus del COVID19. Il medesimo inquadramento, applicato invece alla bioeconomia, ha dato luogo a riflessioni utilissime in materia di implicazioni normative ed economiche connesse alle nuove scoperte.
La lunga manifestazione felsinea si è poi interrotta volgendo un ultimo e accurato sguardo verso il delicatissimo ramo dell’oncologia, un campo all’interno del quale la forza dell’esposoma ha già costruito basi granitiche. L’abilità e le grandi intuizioni dei comparti sanitari virtuosi capaci di imbastire e sostenere gigantesche inchieste epidemiologiche negli anni, permettono in maniera insostituibile ai medici di misurare l’apporto dei fattori inquinanti sui malati. Sull’altro versante della ricerca, l’osservazione scientifica avanzata che si concentra sui microRNA presenti nei campioni fecali, valutati con costanza, ha dimostrato di possedere un enorme potenziale per il corretto tracciamento e per la stratificazione adeguata e su misura dei singoli pazienti tumorali.
Tutto si riduce quindi all’importanza cruciale del singolo e del suo vissuto interattivo. “Non esiste una soluzione valida per tutti: la personalizzazione e la comprensione delle differenze individuali saranno sempre più centrali nella medicina del futuro” ha decretato con assoluta certezza Carelli tra le conclusioni del simposio internazionale. Il direttore ha chiuso infine il suo attesissimo intervento tracciando una rotta nitida per i prossimi anni: “Investire nella ricerca significa investire in tecnologia, innovazione e capacità di affrontare le sfide sanitarie e ambientali dei prossimi decenni“.
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