La nutrizione molecolare si concentra sugli elementi molecolari, come geni, proteine e metaboliti, che collegano l’alimentazione alla salute. Il cibo che mangiamo influenza l’espressione dei geni e conseguentemente l’abbondanza delle proteine e dei metaboliti. Inoltre, variazioni nella sequenza del genoma possono alterare gli effetti dei nutrienti. Tutti questi fattori regolano la salute nutrizionale. In questo momento ci sono tante malattie legate agli effetti molecolari della dieta, come il diabete, qualche tipo di cancro e malattie cardiovascolari. Queste malattie rappresentano anche un grande peso economico per la sanità pubblica. Decifrare i meccanismi di interazione tra genoma e nutrizione può contribuire a formulare soluzioni di prevenzione. Diete che tengono conto della complessa interazione tra genoma e alimentazione potrebbero ridurre il rischio di obesità e con esso prevenire l’insorgenza di malattie, promuovendo anche un benefico effetto indiretto nell’ambito delle spese sostenute per la sanità pubblica. L'obiettivo principale degli studi in quest’area consiste nella comprensione degli effetti molecolari della dieta per fornire raccomandazioni su come migliorarla. Questo significa essere in grado di identificare generali meccanismi di reciproca influenza tra cibo e genoma, arrivando sino a suggerire consigli personalizzati di dieta ottimale per ogni specifico genoma.
Questo approccio di ricerca si chiama ricerca traslazionale, o nel caso specifico del progetto che ha visto COSBI (University of Trento Centre for Computational and Systems Biology) come protagonista, ricerca partecipata basata su studi di comunità. Il progetto a cui ha partecipato COSBI si chiama “Delta nutrition intervention research initiative”, dove “Delta” si riferisce ad una regione negli Stati Uniti tra Mississippi, Louisiana ed Arkansas. Oltre al centro di ricerca COSBI, parecchi partner sono coinvolti: lo United States Department of Agriculture (USDA), l’Agricultural Research Service (ARS), la Delta Obesity Prevention Research Unit (Little Rock, Arkansas, Stati Uniti) e la Division of Personalized Nutrition and Medicine of U.S. Food and Drug Administration's National Center for Toxicological Research (NCTR, Jefferson, Arkansas, Stati Uniti).
La scelta di condurre un’indagine nella regione Delta è dovuta al fatto che, negli Stati Uniti, quest’ultima rappresenta una delle aree più depresse dal punto di vista della nutrizione. Il 41% dei bambini vive al di sotto della soglia di povertà e il 78% riceve assistenza dal governo per comprare cibo. Addirittura peggiore è la situazione dell’assicurazione sanitaria: il 21% dei bambini non ha una copertura assicurativa e circa il 46% è obeso o sovrappeso. Nell’unico spaccio della zona non ci sono né verdura né frutta fresca, ma solo del cibo preconfezionato (ad esempio surgelati) e poco sano. Il negozio di alimentari più vicino è a 35 km di distanza. Queste regioni negli Stati Uniti sono colloquialmente chiamate “deserti di cibo” (“food deserts”).
Nel 2009 i nostri partner scientifici ed i membri della comunità di Phillips hanno raggiunto un accordo e deciso di effettuare un intervento dietetico sui bambini di questa contea. L’intervento è avvenuto durante un campo estivo già esistente in quel luogo al quale hanno partecipato circa 60 bambini, durante gli anni 2009 e 2010. Per realizzare lo studio, invece di dare ai bambini dei supplementi di cibo è stato escogitato un programma alimentare intero, composto da due pasti ed una merenda sana al giorno, per cinque settimane. Nel programma dietetico, particolare attenzione è stata rivolta verso cereali integrali, verso la quantità e la qualità dei micronutrienti (ad esempio vitamine) ed infine verso la riduzione dei grassi trans e grassi saturi.
Ma il progetto non si è esclusivamente risolto con un intervento dietetico. È stata ricavata una grande quantità di dati molecolari dai bambini. In poche parole, si sono quantificati i metaboliti nel sangue all'inizio, alla fine ed un mese dopo l’intervento. Sono stati inoltre prodotti dati genomici e dati sulla metilazione del DNA; sono stati sequenziati dei geni coinvolti nel metabolismo dei micronutrienti, nell’apporto dietetico e infine si sono raccolte informazioni sull'attività e il tono della pelle (che ha rilevanza per lo stato della vitamina D). L’analisi di tali dati è estremamente complessa. A fronte di questa enorme massa di informazioni raccolte “sul campo” si pone quindi la necessità di dare una lettura di sintesi. Proprio in questo contesto si configura il contributo di COSBI nel progetto. Il ruolo di COSBI è quello di evidenziare quali sono i principali geni regolati dall’alimentazione e collegati all’aumento dei rischi di obesità ed insorgenza di alcune malattie.