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Tecniche e metodologie avanzate utilizzate nella ricerca per il settore agroalimentare sono state al centro dei webinar organizzati da METROFOOD-IT che si sono svolti nella prima settimana di febbraio, con una nutrita partecipazione di un pubblico composto in prevalenza da giovani ricercatori. Il primo appuntamento è stato condotto dalla dottoressa Daniela Pontiggia, della Università di Roma La Sapienza, sul tema “Principi e tecniche proteomiche per il miglioramento, la qualità e la genuinità dei prodotti agroalimentari”.

Nel corso del webinar è stata innanzitutto data una definizione di scienze omiche: si tratta di tutte quelle discipline che utilizzano tecnologie di analisi che consentono la produzione di informazioni (dati), in numero molto elevato e nello stesso intervallo di tempo, utili per la descrizione e l’interpretazione del sistema biologico studiato. 

Alla famiglia delle scienze omiche appartiene la proteomica, che ha a che fare con lo studio del proteoma: questo termine comprende tutte le proteine espresse nello stesso momento in una cellula allo stesso tempo, incluse tutte le isoforme e le forme portanti modificazioni post-traduzionali. Infatti, mentre il genoma è costante per una data cellula ed identico per tutte le cellule di un organismo (e non cambia molto all’interno della specie) il proteoma è dinamico nel tempo, si modifica in risposta a fattori esterni e differisce in maniera sostanziale tra i diversi tipi cellulari.

Questa caratteristica comporta delle sfide non di poco conto: per le proteine le analisi per identificazione e quantificazione sono più complesse di quelle utilizzate per gli acidi nucleici.  Una della maggiori complicazioni negli esperimenti di proteomica (in particolare in quella differenziale) è riuscire a identificare le proteine meno abbondanti, che spesso sono quelle la cui concentrazione varia in seguito allo stimolo.

Nel corso del webinar, è stato messo in evidenza come per le proteine si usi la Spettrometria di Massa  per l’identificazione e la quantificazione. In questo contesto è necessario l'utilizzo di strategie che permettano di ridurre la complessità delle miscele proteiche da analizzare successivamente mediante spettrometria di massa. Una possibilità è quella del gel monodimensionale, da cui si possono prelevare singole bande oppure slide se si vuole identificare una banda specifica oppure un numero di proteine a peso molecolare specifico.

Un ruolo fondamentale riveste anche la bioinformatica, ovvero l’utilizzo di algoritmi e software per l’analisi dei dati di spettrometria e l’accesso a databases di sequenze di proteine o DNA.

Il webinar successivo ha affrontato un argomento strettamente contiguo: il Dr. Gianfranco Diretto, ricercatore ENEA, è intervenuto sul tema “Approcci di metabolomica su specie di interesse alimentare”.  Nel corso della diretta è stato spiegato come il concetto di Metabolomica si riferisca all'intero insieme di metaboliti che ogni cellula/tessuto/organismo è in grado di sintetizzare e accumulare in un determinato momento (stadio di sviluppo, condizione di stress, trattamento tecnologico, ecc.). I metaboliti possono invece essere definiti come composti chimici, prodotti precoci, intermedi e finali del metabolismo cellulare.

Ne risulta che il cambiamento nel metaboloma è una conseguenza diretta dei cambiamenti nell'attività proteica, il che non è necessariamente vero per i cambiamenti genomici, proteomici o trascrittomici. Infatti malattie, fattori ambientali, farmaci, ecc., perturbano lo stato del metaboloma fornendo una visione a livello di sistema della risposta dell'organismo o della cellula.

Il Dottor Diretto ha parlato poi nel dettaglio dell'ingegneria metabolica, che è generalmente definita come un approccio basato sull'ingegneria genetica mirato alla ridirezionamento di una o più reazioni enzimatiche per produrre nuovi composti in un organismo, migliorare la produzione di composti esistenti o mediarne la degradazione. In questo senso nel corso del webinar sono stati presentati alcuni esempi di arricchimento di alimenti, come pomodori e patate.

Il terzo webinar della prima settimana di febbraio è stato tenuto (in lingua inglese) dalla Dr.ssa Nives Ogrinc, coordinatrice di METROFOOD-RI SLOVENIA, sul tema “Stable isotope metrology in food science.” Il punto di partenza è stato un tema molto noto al settore agroalimentare: come possiamo combattere contro le frodi alimentari ed essere sicuri che il cibo che acquistiamo sia autentico? Un’arma di contrasto è rappresentata dall’impiego degli isotopi stabili, che possono offrire nuove possibilità di identificare le frodi alimentari. Un impiego di questa tecnica può consentire di scoprire se gli alimenti siano naturali o sintetici, autentici o adulterati, nonché di ottenere indicazioni preziose sulla provenienza geografica.

 La relatrice ha insistito sul fatto che tutti i laboratori di isotopi stabili devono essere in grado di misurare lo stesso campione e ottenere lo stesso valore di δ entro l'incertezza analitica. Inoltre i dati isotopici misurati con alta precisione ma bassa accuratezza devono essere normalizzati. Dunque in questo contesto i materiali di riferimento giocano un ruolo particolarmente rilevante.

In sintesi, nell’impiego degli isotopi stabili deve essere posta una particolare attenzione a:

• Tecniche analitiche: dettagli sulla preparazione del campione, tipo e modalità di strumenti, reagenti
• Tracciabilità metrologica: utilizzo di materiali di riferimento (nomi, valori e relative incertezze)
• Gestione dei dati: come i risultati della misurazione sono stati normalizzati su una scala di isotopi stabile
• Valutazione dell'incertezza: l'incertezza associata a un livello di confidenza dichiarato

Sono di seguito disponibili le presentazioni dei webinar descritti, mentre per iscriversi ai prossimi è necessario andare su questa pagina.  Registrazione ai webinar METROFOOD-IT

Metabolomics approaches applied to agrifood species
Gianfranco Diretto - Biotechnology Unit, ENEA

Principi e tecniche proteomiche per il miglioramento, la qualità e la genuinità dei prodotti agroalimentari
Daniela Pontiggia - Dipartimento di Biologia e biotecnologie C. Darwin Sapienza