Se ha reunido el mayor catálogo de microbios bacterianos y arqueos que pueblan habitualmente el cuerpo humano en poblaciones de todo el mundo. Este es el principal resultado de un nuevo estudio coordinado por Nicola Segata y Edoardo Pasolli, del Laboratorio de Metagenómica Computacional de la Universidad de Trento (Italia). El trabajo apareció en línea en la revista científica «Cell».
El Dr. Segata explica: «Caracterizamos y catalogamos genéticamente un gran número de bacterias y arqueas que forman parte del microbioma humano, pero que permanecían hasta ahora inexploradas, sin caracterizar y sin describir. También observamos que muchos de estos microbios tienden a ser identificados sólo en raras ocasiones en las poblaciones occidentalizadas, muy probablemente como consecuencia indirecta de los complejos procesos de industrialización».
De forma similar a otros organismos vivos, los microbios evolucionan y están sometidos a la presión de selección a medida que cambia el entorno, incluyendo la dieta y el estilo de vida. En algunos casos, los microbios asociados al ser humano que pueden ser cruciales para nuestra salud están en riesgo de extinción. El equipo de investigación estudió algunos de estos casos. El estudio presentado integra la genómica, la microbiología y el big data y en él han participado varios investigadores del Departamento CIBIO de la Universidad de Trento, así como estudiantes del máster en Biología Cuantitativa y Computacional del mismo instituto. En el estudio también participaron socios de la Universidad de Harvard (EE.UU.) que se encargaron del muestreo del microbioma de una población malgache, y de la Universidad de Otago (Nueva Zelanda), el Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España (Valencia) y la Universidad de Warwick (Reino Unido).
Nicola Segata centra su investigación en el microbioma humano. Explica: «Es el conjunto de bacterias, arqueas, virus, hongos y parásitos que pueblan lugares del cuerpo humano como el intestino, la boca, la piel y el tracto urogenital. El microbioma humano está en simbiosis con nuestras propias células y desempeña un papel clave para nuestra salud, por ejemplo, en el metabolismo de los compuestos de la dieta, en la regulación del llamado eje intestino-cerebro, en la protección contra los agentes patógenos y en la modulación de nuestro sistema inmunitario. También se ha demostrado recientemente que el microbioma está implicado en la etiología de algunos cánceres y en el éxito de los enfoques de inmunoterapia antitumoral».
El enfoque de su equipo en el estudio del microbioma humano se llama «metagenómica computacional»: estudian el microbioma analizando su información genética. De una gota de saliva, una muestra de piel o un gramo de heces extraen el ADN total de los microbios de la muestra y lo someten a una secuenciación de alto rendimiento. La enorme cantidad de datos genéticos resultante se analiza con un software especializado para reconstruir los genomas de los microbios presentes en el microbioma.
El doctor Segata detalla algunos aspectos del nuevo estudio: «Nuestros hallazgos son el resultado de un equipo multidisciplinar del CIBIO compuesto por microbiólogos, estadísticos e informáticos que identificaron un total de casi 5.000 especies microbianas recapitulando más de 154.000 genomas recién reconstruidos que describen el microbioma humano a través de las edades, los lugares del cuerpo, los estilos de vida y las enfermedades. Cada uno de nosotros está colonizado por varios cientos de estas especies. Pero una gran parte de ellas (77%) eran desconocidas hasta ahora. Muchas de estas especies son relativamente raras, pero algunas son muy prevalentes en las poblaciones humanas de todo el mundo, y su descubrimiento es el punto de partida para comprobar su posible papel en las enfermedades autoinmunes, gastrointestinales y oncológicas. Para obtener estos resultados, analizamos un conjunto de datos extremadamente grande de muestras de microbioma disponibles públicamente y recién obtenidas que abarcaban la geografía, los estilos de vida de la población y la edad. En total, consideramos 9.428 muestras de microbioma humano que se han estudiado mediante la tecnología de secuenciación de ADN denominada metagenómica».
Un colaborador del estudio, el Dr. Curtis Huttenhower, de la Escuela de Salud Pública T.H. Chan de Harvard, comentó que «los estudios a muy gran escala del microbioma humano han comenzado a ser especialmente importantes para comprender la salud de la población. Sin embargo, un hallazgo sorprendente sobre el microbioma ha sido su grado de personalización y el nivel de detalle necesario para comprender su influencia en la salud de cada individuo. Técnicas como las desarrolladas en este estudio tienen la capacidad de identificar nuevos microbios exclusivos de cada persona, así como los genes y moléculas exclusivos de esos microbios, que a su vez pueden llevar a cabo la señalización inmunológica o modificar los procesos dietéticos en el intestino. El hecho de que hayamos encontrado diferencias tan sorprendentes en todo el mundo durante este trabajo también pone de manifiesto la relevancia del microbioma para la salud mundial; por ejemplo, para explicar algunas de las diferencias en la respuesta a las vacunas que podrían atribuirse a la diversidad genética microbiana y no a la humana».
Sobre el descubrimiento y el análisis de una de estas bacterias, Segata continúa: «La especie candidata más común y desconocida hasta ahora, a la que llamamos «Cibiobacter qucibialis», es el séptimo microbio asociado al ser humano más frecuente en la población mundial. La estudiamos reconstruyendo más de 1.800 genomas. Creemos que esta especie podría ser de especial relevancia para seguir comprendiendo las funciones del microbioma humano».
Y un último apunte sobre las diferencias observadas entre las poblaciones humanas: «Nos centramos específicamente en las poblaciones no occidentalizadas que no tienen acceso a una dieta rica en grasas, a los fármacos habituales, incluidos los antibióticos, y que no viven en entornos altamente desinfectados. Muchos de los nuevos microbios descubiertos en poblaciones no occidentalizadas de todos los continentes suelen ser casi indetectables en las poblaciones occidentalizadas. Nuestro trabajo permitió, por tanto, estudiar esas especies microbianas que podrían estar relacionadas en el futuro con la creciente incidencia de enfermedades autoinmunes, alergias y síndromes complejos en las poblaciones occidentalizadas. Por lo tanto, será crucial aislar, cultivar y mantener estas especies que podrían ser hipotéticamente reintroducidas en las poblaciones occidentalizadas con novedosas estrategias de intervención».
Información de la revista: Cell
Proporcionado por la Università di Trento