Sviluppo di alimenti su misura (tailor-made foods) ecosostenibili associati a nutrigenomica integrati nel modello di dieta mediterranea per promuovere la salute individuale e di popolazione e la Bioeconomia

Recenti statistiche stimano gli sprechi alimentari nel mondo in 1,3 miliardi di tonnellate all’anno, pari a circa un terzo della produzione totale di cibo destinato al consumo umano. Secondo un’altra ricerca, se lungo la filiera agroalimentare si considera la conversione della produzione alimentare in mangime per animali, si scopre che solo il 43% dell’equivalente calorico dei prodotti coltivati a scopo alimentare a livello globale viene direttamente consumato dall’uomo. Inoltre, nei Paesi sviluppati si registra un consumo ben superiore al fabbisogno calorico raccomandato, ponendo sovrappeso e obesità (e le patologie ad essi correlate) al centro del problema. Urge quindi promuovere un contesto educativo ed ambientale ecosostenibile, che possa essere direttamente correlato con l’adozione di stili alimentari orientati, che regolino la tipologia, la qualità e la quantità dei cibi consumati e di conseguenza l’apporto calorico, intervenendo sia sull’aspetto degli sprechi che sulla prevenzione di patologie o disfunzioni metaboliche. A questa urgenza si associa l’importanza di verificare il contributo delle componenti genetiche ed epigenetiche nel promuovere un invecchiamento “sano” di ogni individuo nel contesto ambientale in cui si trova. Nell’ultimo decennio la ricerca scientifica e tecnologica si sta muovendo in tal senso, attraverso lo studio e la caratterizzazione delle influenze metaboliche, molecolari ed epigenetiche prodotte da fattori estrinseci, tra cui l’esposizione a fattori ambientali, così come il mantenimento di particolari stili di vita e/o abitudini alimentari. É stato suggerito come un comportamento nutrizionale non adeguato potrebbe contribuire a peggiorare la progressione di alcune malattie croniche. Tuttavia, questo ambito di ricerca è ad uno stadio embrionale e sono necessari ulteriori evidenze per dimostrare come un apporto nutrizionale bilanciato ed equilibrato, coadiuvato dall’uso di molecole naturali e bioattive, possa rappresentare un importante strumento che influenzi significativamente (e positivamente) la vita di ognuno, nonché l’ambiente circostante. In letteratura sono disponibili indicazioni che suggeriscono una relazione tra stati patologici e comportamenti nutrizionali inadeguati, nonché su possibili componenti ereditarie che guidano le prestazioni metaboliche di un individuo. È ipotizzabile, difatti, come la qualità della vita potrebbe essere migliorata attraverso l’uso di comportamenti alimentari calibrati sulla base delle capacità metaboliche e della predisposizione genetica di un individuo. Ad oggi, i programmi alimentari proposti sono definiti su protocolli standard generalizzati, dove si valutano parametri “universali” come l’apporto calorico o la composizione corporea, senza considerare un approccio di tipo nutraceutico personalizzato che consideri adeguatamente i bisogni individuali, promuovendo l’utilizzo di alimenti che massimizzino la resa energetica dell’individuo, sulla base delle sue caratteristiche genetiche, eventualmente attraverso la complementazione con molecole bioattive prodotte attraverso processi ecosostenibili, riducendo, come fine ultimo, gli sprechi e implementando la filiera alimentare. E’  da sottolineare, che ricerche di tipo prettamente qualitativo o basate su piccoli studi randomizzati sono strumenti inadeguati per affrontare una problematica complessa e multifattoriale in cui si intersecano diversi elementi tra cui la necessità di processi di sviluppo incentrati su ecosostenibilità e green economy, la nutrigenomica ed una rieducazione sociale per l’acquisizione di una biodiversità alimentare efficace che evita sprechi ed eccessi.

Sulla base di tali considerazioni, il progetto propone l’utilizzo di strumenti e tecnologie molecolari per l’analisi di polimorfismi quale impronta genetica che definisca un profilo nutrizionale personalizzato, dove venga massimizzata l’efficienza metabolica dell’individuo, sulla base della sua predisposizione molecolare al processamento/assorbimento di specifici “tailor-made foods” personalizzati, permettendo così di raggiungere un apporto calorico adeguato con minori quantità di cibo, prevenendo anche gli sprechi alimentari. Inoltre, grazie all’esistenza di sistemi che permettono la produzione di biomolecole da sorgenti ecosostenibili, come le microalghe quale bioreattore vegetale metabolicamente “programmabile” in grado di sintetizzare composti ad attività nutrizionale o nutraceutiche (ad es. polifenoli), sarà possibile ottenere un’integrazione alimentare personalizzata sulla base del regime nutrizionale individuale, definito in base alla genetica del soggetto.

Metodologicamente, si prevede l’applicazione di analisi funzionali, metaboliche, epigenetiche e trascrizionali, sia in vitro che in vivo, per valutare le correlazioni tra polimorfismi genici e gli effetti di una nutrizione bilanciata ed integrata da nutrienti ottenuti dalle microalghe, quale fonte di cibo alternativa a quello disponibile e con diverso impatto ambientale. Metodologie genetiche per lo studio di popolazione verranno inoltre applicate per identificare polimorfismi predittivi delle capacità metaboliche e delle necessità nutrizionali individuali in specifiche popolazioni fragili (come anziani e pazienti oncologici, compresi i lungo-sopravviventi), per le quali un approccio nutraceutico potrebbe potenzialmente migliorare la qualità della vita e/o gli effetti terapeutici.

I risultati generati produrranno:

• lo sviluppo di pannelli di polimorfismi genetici su geni candidati che siano associati a diverse risposte metaboliche e necessità nutrizionali;
• la verifica mediante metodiche molecolari dei cambiamenti epigenetici e/o trascrizionali indotti dai singoli nutrienti o dai profili dietetici;
• la razionalizzazione delle informazioni provenienti dagli studi sui soggetti sani e fragili che permettano di disegnare profili nutrizionali personalizzati ed integrabili con nutraceutici;
• lo sviluppo di strumenti decisionali di supporto (Decision Support Systems, DSS) per rispondere in maniera rapida ed efficace alle necessità nutrizionali del singolo individuo o di gruppi omogenei di individui;
• lo sviluppo di sistemi produttivi alternativi ed ecosostenibili (ad impatto ridotto o nullo sull’ambiente) per la bioproduzione di alimenti funzionali con valore nutrizionale o nutraceutico, sintetizzati utilizzando le microalghe come bioreattore vegetale.

Le attività di ricerca porteranno alla realizzazione di pubblicazioni scientifiche su riviste internazionali, brevetti ed attività a trasferimento tecnologico.

NGB Genetics s.r.l.

Periodo: 6 mesi

Il progetto è coerente con i seguenti Ambiti di Ricerca e Innovazione del PNR 2021-2027:

5.6.2 Scienze e tecnologie alimentari:
Articolazione 4. Alimentazione sana e sostenibile
Articolazione 5. Fonti proteiche e loro utilizzo nelle tecnologie alimentari

La ricerca in atto si pone l’obiettivo di giungere alla produzione ecosostenibile di nuovi tailor-made foods, che vede protagoniste microalghe (approvate per il consumo umano dalla European Food Safety Authority) integrabili nella dieta di soggetti portatori di specifici polimorfismi a singolo nucleotide (SNPs). Per giungere a tale scopo verrà impiegato un approccio di tipo molecolare, promosso dall’azienda NGB Genetics s.r.l., al fine di verificare la presenza/assenza dei polimorfismi indagati. Nel caso in cui la presenza di SNPs fosse validata, i soggetti in studio potranno integrare nella dieta microalghe fornite e metabolicamente indotte dall’azienda Alga&Zyme Factory s.r.l. all’accumulo di molecole aventi azione di prevenzione nei confronti di determinate patologie, tra le quali l’insulino resistenza.

Tale studio potrà portare ad un impatto di tipo brevettuale per quanto riguarda la produzione di tailor-made foods, di tipo economico-mediatico per le aziende partner promuoventi i loro servizi/prodotti offerti, di tipo sociale, promuovendo un’alimentazione sana e controllata in base alle esigenze nutrizionali del singolo soggetto ed infine ecologico, prevedendo l’impiego di coltivazioni di microalghe richiedenti un basso profilo nutrizionale per la coltura ed in grado di fissare la CO₂ presente in atmosfera mediante fotosintesi.

• SNPs
• Nutrizione
• Alimenti funzionali
• Microalghe
• Ecosostenibilità