Gli scienziati sanno, però, che c’è un secondo batterio nocivo chiamato Streptococcus sobrinus che accelera la carie in alcune persone, ma si sa molto poco di questo microbo. Questo cambierà presto perché un team di ricercatori di bioingegneria dell’Illinois guidati dall’Assistant Professor Paul Jensen ha sequenziato con successo i genomi completi di tre ceppi di S. sobrinus.
Secondo Jensen, S. sobrinus è difficile da lavorare in laboratorio e non è presente in tutte le persone, così i ricercatori hanno invece concentrato i loro sforzi negli anni sulla comprensione del più stabile e prevalente S. mutans, che è stato sequenziato nel 2002.
“Anche se è raro, S. sobrinus produce acido più rapidamente ed è associato con i risultati clinici più poveri, soprattutto tra i bambini”, ha notato Jensen, un ricercatore presso il Carl R. Woese Institute for Genomic Biology nel campus. “Se S. sobrinus è presente insieme a S. mutans, sei a rischio di carie dilagante, il che significa che c’è un certo livello di comunicazione o sinergia tra i due che non capiamo ancora.”
Ora che il sequenziamento di S. sobrinus è completo, Jensen e i suoi studenti stanno costruendo modelli computazionali per capire meglio come i due batteri interagiscono e perché S. sobrinus può causare una carie così potente quando è combinato con S. mutans. mutans.
Hanno già confermato, per esempio, che S. sobrinus manca di percorsi completi per il quorum sensing, che è la capacità dei batteri di percepire e reagire ai batteri vicini, e infine proliferare.
Secondo Jensen, i batteri di S. mutans inviano antenne sotto forma di un peptide per scoprire quante altre cellule di S. mutans sono vicine. Una volta che le cellule di S. mutans raggiungono una certa soglia, attaccano e creano uno squilibrio nella bocca di una persona tra batteri buoni e cattivi, che porta alla rapida formazione di carie.
“S. sobrinus non ha un sistema completo per fare questo”, ha detto Jensen. “Siamo davvero curiosi di esplorare ulteriormente questo e scoprire cosa manca e perché.”
Interessante, l’intero sequenziamento del genoma di S. sobrinus è stato completato da un team di laureandi e studenti di bioingegneria iscritti al Master of Engineering (M.Eng.), piuttosto che da candidati al dottorato che in genere conducono questo tipo di ricerca in diversi anni.
“Per il campo di S. sobrinus, questo è un lavoro innovativo perché il campo era afflitto da una mancanza di informazioni”, ha detto Jensen. “Nel 2018, è sorprendente che abbiamo avuto un’intera specie che causa malattie e nessun genoma completo di essa. Eppure, un ambizioso team di laureandi e studenti di M.Eng. ha completato il sequenziamento in un anno.”
Mia Sales, che si è laureata con la sua laurea lo scorso maggio, ha completato gli assemblaggi di due delle specie di S. sobrinus. Sales ha anche costruito il computer che gli altri membri del team hanno usato per fare gli assemblaggi iniziali del genoma.
Il borsista Will Herbert ha lavorato alla parte di annotazione del progetto, trovando i geni nelle stringhe di circa 2 milioni di nucleotidi di adenina (A), citosina (C), guanina (G) e timina (T) che compongono i genomi di S. sobrinus.
Alla ricerca hanno contribuito anche gli studenti di ingegneria Yuting Du, Amitha Sandur e Naaman Stanley. “Questo lavoro esemplifica la capacità degli studenti di sintetizzare la loro esperienza di apprendimento con una visione completamente nuova, con conseguente pubblicazione di una ricerca originale”, ha detto il professor Dipanjan Pan, direttore del programma M.Eng.
Il team dell’Illinois ha caricato le informazioni di sequenziamento sul database pubblico GenBank in modo che gli scienziati di tutto il mondo abbiano accesso alle informazioni genomiche di S. sobrinus. Il loro lavoro è stato pubblicato sulla rivista Microbial Resource Announcements con il titolo: “Sequenze genomiche complete di Streptococcus sobrinus SL1 (ATCC 33478 = DSM 20742), NIDR 6715 (ATCC 27351 & 27352), e NCTC 10919 (ATCC 33402).”
Questo lavoro è stato finanziato da una sovvenzione del NIH National Institute of Dental and Craniofacial Research e dal programma Illinois Master of Engineering in Bioengineering.