La caratterizzazione del microbioma intestinale e le sue applicazioni in campo terapeutico: dai probiotici al trapianto fecale

Our body lives in close association with a heterogeneous community of microorganisms, known as the microbiome, which begins colonizing body surfaces exposed to the external environment from birth. Over the last twenty years, rapid advancements in sequencing technologies have greatly enhanced our ability to characterize microbial communities. This progress represented a crucial point in research, not only for identifying the composition of the microbiome but also for understanding the metabolic and ecological interactions between different microbial species. The correlation between disruptions in the gut microbiome and various pathologies has been demonstrated, leading to the hypothesis that manipulating this complex microbial ecosystem could be exploited as a therapeutic approach. This can be achieved through the administration of prebiotics and prebiotics or, more recently, through fecal transplantation. In this dissertation, I performed a comprehensive review of the methodologies currently used to determine the composition of the gut microbiota, the relationships between dysbiosis and various pathological conditions, and, the therapeutic approaches aimed at restoring a healthy microbiota. Specifically, after describing the properties and applications of probiotic and prebiotic formulations, I focused my research on recurrent Clostridioides difficile infections and the use of fecal microbiota transplantation as an innovative treatment approach. In conclusion, the reviewed literature highlights the critical role of the gut microbiota for human health and how restoring microbial balance is becoming an increasingly common therapeutic strategy for numerous diseases, thus opening up new and promising perspectives in modern medicine.

Il nostro organismo vive in stretta connessione con una comunità eterogenea di microrganismi, il microbioma, che fin dal momento della nascita colonizza le superfici corporee che si interfacciano con l’ambiente esterno. L’ultimo ventennio è stato caratterizzato da un veloce perfezionamento di avanzate tecniche di sequenziamento, che sono state sfruttate nella caratterizzazione delle comunità microbiche; questo evento ha rappresentato un punto fondamentale per progetti di studio, determinanti nella comprensione non solo della composizione del microbioma, ma anche delle interazioni metaboliche ed ecologiche che si instaurano tra le diverse specie microbiche. È stata dimostrata la correlazione tra stati alterati del microbioma intestinale e patologie in diversi ambiti clinici, ipotizzando successivamente che la manipolazione di questa complessa ecologia, possa essere sfruttata come parte del trattamento della patologia stessa, attraverso la somministrazione di probiotici e prebiotici o, più recentemente, mediante trapianto fecale. In questo elaborato ho eseguito una ricerca bibliografica relativa alle metodologie di caratterizzazione attualmente utilizzate per determinare la composizione del microbiota intestinale, i rapporti tra disbiosi e stati patologici, e, infine, gli approcci terapeutici finalizzati al ripristino di un microbiota sano. In particolare, dopo aver descritto le caratteristiche e l’impiego di formulazioni probiotiche e prebiotiche, ho focalizzato le ricerche per il mio elaborato sulle infezioni ricorrenti da Clostridioides difficile e l’esecuzione di trapianto di microbiota fecale come approccio innovativo al loro trattamento. In conclusione, dai lavori analizzati emerge chiaramente l'importanza del microbiota intestinale per la salute umana, e come il ripristino di un microbiota equilibrato sia sempre più largamente diffuso come approccio terapeutico in numerose patologie, aprendo così nuove e promettenti prospettive nella medicina moderna.