A hybrid DNA-based technology: l’innovazione nelle indagini ambientali per il biorisanamento

Il biorisanamento si basa sulla naturale capacità dei microrganismi di trasformare i contaminanti ambientali utilizzandoli come substrato di crescita e fonte di energia. Per la sua applicazione è quindi necessario determinare il potenziale biodegradativo della comunità autoctona della matrice contaminata, valutando la presenza di specifiche capacità metaboliche legate alla rimozione degli inquinanti. A tal fine, l'approccio biomolecolare risulta il più efficace; le tecniche di biologia molecolare permettono, infatti, di comprendere la struttura della comunità microbica e le sue specifiche funzioni metaboliche. In particolare, ad oggi le tecnologie maggiormente utilizzate sono la PCR quantitativa (qPCR), che consente la quantificazione assoluta di specifici geni tassonomici e catabolici e il sequenziamento (Next-Generation Sequencing - NGS) dei marcatori tassonomici, tramite cui è possibile caratterizzare, dal punto di vista tassonomico, la comunità batterica. Tuttavia, una limitazione del sequenziamento genico è quella di fornire solo informazioni sull'abbondanza relativa, rendendo così difficile il confronto tra campioni e tra tempi di campionamento differenti. Partendo dall’analisi di sequenziamento, è stata sviluppata una metodica analitica innovativa che combina il sequenziamento e la qPCR (the hybrid DNA-based technology) con il fine di migliorare la risoluzione e la sensibilità dell'analisi genetica, permettendo di ottenere, da una sola analisi, la valutazione simultanea dell'abbondanza relativa dei taxa e la quantificazione dei geni marcatori nei campioni ambientali analizzati. Questa tecnologia ibrida si basa sull'aggiunta di internal standard genes (ISGs) a concentrazione nota nel campione da sequenziare: la relazione matematica tra la quantificazione relativa e assoluta di questi ISGs viene utilizzata per calibrare l'analisi e quantificare le concentrazioni dei geni marcatori ricercati. Questo approccio risulta molto promettente sia in fase di caratterizzazione, per comprendere in modo approfondito il potenziale biodegradativo della comunità microbica, sia in fase di monitoraggio, al fine di analizzare l’evoluzione della comunità nel tempo. Inoltre, questa metodologia può essere sviluppata sia per i marcatori filogenetici che per quelli funzionali.