Componenti essenziali dello strato corneo, le ceramidi sono ampiamente utilizzate come ingrediente attivo in prodotti farmaceutici e cosmetici per l’effetto nutriente sulla barriera cutanea.
La fitosfingosina, disidratata e condensata con acidi grassi a catena lunga, è un importante precursore delle ceramidi. In virtù delle spiccate proprietà antinfiammatorie e analgesiche, nonché della capacità di legare l’acqua e idratare, è impiegata nello sviluppo di formulazioni skincare, prodotti antibatterici e preparati per l’igiene dentale.
Fitosfingosina: come ottenerla
La fitosfingosina è tradizionalmente isolata dal grano e da altri semi. Il basso contenuto di principio attivo, l’estrazione macchinosa e il costo elevato rendono, tuttavia, il sistema non sostenibile.
Attualmente, la maggior parte delle materie prime necessarie per produrre la fitosfingosina è ottenuta dai semi delle piante, un processo che richiede molto impegno e tempo e che produce un quantitativo insufficiente a soddisfare le esigenze del mercato globale.
Dato lo sviluppo esplosivo della biologia sintetica e nel tentativo di fornire una soluzione alle problematiche soprariportate, i ricercatori stanno cercando di costruire varie cellule di telaio microbiche per la fermentazione. Il tasso di crescita dei microrganismi è però limitato: la fitosfingosina è infatti tossica per le cellule, il che non favorisce la fermentazione.
Attualmente, il metodo principale per ottenere fitosfingosina per le ceramidi è la deacetilazione della tetraacetil fitosfingosina (TAPS) derivata dalla fermentazione.Si tratta di un intermedio sfingolipidico completamente acetilato, che possiede anche proprietà antiossidanti, schiarenti ed idratanti. È efficace nel riparare la barriera cutanea, prevenire le infezioni dello strato corneo e trattarne la secchezza.
Wickerhamomyces ciferrii, un lievito non convenzionale proveniente dai baccelli di Dipteryx odorata, è l’unico microrganismo noto per secernere spontaneamente tetraacetil fitosfingosina.
Fitosfingosina da tetraacetil fitosfingosina: la review
Da qualche anno a questa parte, la ricerca e le applicazioni incentrate sulla modifica di Wickerhamomyces ciferrii per incrementare la produzione di tetraacetil fitosfingosina sono aumentate.
Il presente lavoro, pubblicato su Synthetic and Systems Biotechnology, offre una panoramica sulla storia, sulle applicazioni e sul percorso di sintesi microbica di questo intermedio, prezioso per l’ottenimento di fitosfingosina, precursore delle ceramidi.
Riassume, inoltre, i recenti progressi volti a migliorare la produzione di tetraacetil fitosfingosina, con un focus sull’allevamento aploide e per mutagenesi, oltre che sull’ingegneria metabolica. Da ultimo, la review si sofferma sulle prospettive future, chiarendo quali siano le linee guida di ricerca.
Approccio integrato e non solo
Rispetto alla sintesi chimica, la produzione di tetraacetil fitosfingosina tramite la fermentazione industriale di Wickerhamomyces ciferrii offre un approccio sostenibile e rispettoso dell’ambiente, in linea con l’attuale tendenza dello sviluppo green.
La combinazione di metodi di biologia sintetica e approcci di biologia dei sistemi per studiare i meccanismi metabolici coinvolti nella sintesi di tetraacetil fitosfingosina in Wickerhamomyces ciferrii rappresenta una direzione chiave per la ricerca futura.
L’approccio integrato potrebbe, infatti, fornire una comprensione completa delle reti metaboliche e di regolazione coinvolte, fornendo un valido contributo nel superare le attuali limitazioni e nell’aumentare significativamente la capacità produttiva in Wickerhamomyces ciferrii. I ricercatori stanno perfino cercando di sintetizzare tetraacetil fitosfingosina (TAPS) in altri ceppi ingegnerizzati.
Le conclusioni
In conclusione, una comprensione più approfondita del metabolismo e dell’espressione genica di Wickerhamomyces ciferrii, unita allo sviluppo di strumenti genetici più avanzati, è essenziale per sfruttare appieno il potenziale di questo o di altri microrganismi come piattaforme biosintetiche di tetraacetil fitosfingosina (TAPS).
La revisione sopramenzionata rappresenta una guida per le indagini successive: evidenzia, infatti, l’importanza di un’esplorazione e di un’innovazione continue in questo campo.
Xin Zhang, Xiaochen Zhang, Lu Lin, Kaifeng Wang, Xiao-Jun Ji; Advances in the biosynthesis of tetraacetyl phytosphingosine, a key substrate of ceramides; Synthetic and Systems Biotechnology, Volume 10, Issue 1, 2025, Pages 1-9, ISSN 2405-805X, https://doi.org/10.1016/j.synbio.2024.07.005
