O maior catálogo de bactérias de sempre do corpo humano contém mais de 150 mil genomas

O maior catálogo de micróbios bacterianos e arqueológicos de sempre que habitualmente povoam o corpo humano em populações mundiais foi montado. Este é o principal resultado de um novo estudo coordenado por Nicola Segata e Edoardo Pasolli do Laboratório de Metagenómica Computacional da Universidade de Trento, Itália. O trabalho apareceu online na revista científica “Cell”.

Dr. Segata explica: “Caracterizámos e catalogámos geneticamente um grande número de bactérias e arcaias que fazem parte do microbioma humano, mas que até agora permaneceram inexploradas, não caracterizadas, e não descritas. Também observámos que muitos destes micróbios tendem a ser raramente identificados nas populações ocidentalizadas, muito provavelmente como consequência indirecta dos complexos processos de industrialização”.

Similiarmente a outros organismos vivos, os micróbios evoluem e estão sob pressão de selecção à medida que o ambiente, incluindo a dieta e o estilo de vida, muda. Em alguns casos, os micróbios associados ao ser humano que podem ser cruciais para a nossa saúde estão em risco de extinção. A equipa de investigação investigou alguns destes casos. O estudo apresentado integra genómica, microbiologia, e grandes dados e envolveu vários investigadores do Departamento do CIBIO da Universidade de Trento, bem como estudantes do programa de mestrado em Biologia Quantitativa e Computacional no mesmo instituto. O estudo envolveu também parceiros da Universidade de Harvard (EUA) que foram responsáveis pela amostragem microbiológica de uma população malgaxe, e da Universidade de Otago (Nova Zelândia), do Conselho Nacional de Investigação em Espanha (Valência), e da Universidade de Warwick (Reino Unido).

Nicola Segata centra a sua investigação no microbioma humano. Ele explica: “É a recolha de bactérias, arcaias, vírus, fungos e parasitas que povoam locais do corpo humano, tais como o intestino, a boca, a pele e o tracto urogenital. O microbioma humano está em simbiose com as nossas próprias células e desempenha um papel fundamental para a nossa saúde, por exemplo, no metabolismo dos compostos alimentares, na regulação do chamado eixo intestinal-cérebro, na protecção contra agentes patogénicos, e na modulação do nosso sistema imunitário. Foi também recentemente demonstrado que o microbioma está envolvido na etiologia de alguns cancros e no sucesso das abordagens de imunoterapia anti-tumoral”.

A abordagem da sua equipa no estudo do microbioma humano chama-se “metagenómica computacional”: eles estudam o microbioma através da análise da sua informação genética. De uma gota de saliva, um esfregaço de pele, ou um grama de fezes extraem o ADN total dos micróbios da amostra, e submetem o ADN a uma sequência de alta produção. A enorme quantidade de dados genéticos resultante é analisada com software especializado para reconstruir os genomas dos micróbios presentes no microbioma.

Dr. Segata detalha alguns aspectos do novo estudo: “Os nossos resultados são o resultado de uma equipa multidisciplinar no CIBIO composta por microbiologistas, estatísticos e cientistas informáticos que identificaram um total de quase 5.000 espécies microbianas recapitulando mais de 154.000 genomas recentemente reconstruídos descrevendo o microbioma humano através de idades, locais do corpo, estilos de vida, e doenças. Cada um de nós é colonizado por várias centenas destas espécies. Mas uma grande fracção delas (77%) era anteriormente desconhecida. Muitas destas espécies são relativamente raras, mas algumas são muito prevalentes em populações humanas em todo o mundo, e a sua descoberta é o ponto de partida para testar o seu papel potencial em doenças auto-imunes, gastrointestinais, e oncológicas. Para obter estes resultados, analisámos um conjunto de dados extremamente grande de amostras microbiológicas disponíveis publicamente e recentemente obtidas, abrangendo a geografia, estilos de vida das populações e idade. Globalmente, considerámos 9.428 amostras de microbioma humano que foram estudadas utilizando a tecnologia de sequenciamento de ADN chamada metagenómica”.

Um colaborador no estudo, o Dr. Curtis Huttenhower da Harvard T.H. Chan School of Public Health, comentou que, “Estudos em grande escala do microbioma humano começaram a ser particularmente importantes para a compreensão da saúde da população. Uma descoberta surpreendente sobre o microbioma tem sido, no entanto, a sua personalização e o nível de detalhe necessário para compreender a sua influência na saúde de cada indivíduo. Técnicas como as desenvolvidas neste estudo têm a capacidade de identificar novos micróbios únicos para cada pessoa, e os genes e moléculas únicos para esses micróbios, que por sua vez podem realizar a sinalização imunológica ou modificar os processos alimentares no intestino. O facto de termos encontrado diferenças tão marcantes em todo o mundo durante este trabalho também chama a atenção para a relevância do microbioma para a saúde global – por exemplo, ao explicar algumas das diferenças em resposta a vacinas que podem ser atribuíveis à diversidade genética microbiana em vez da humana”

Na descoberta e análise de uma destas bactérias, Segata continua: “A espécie candidata mais comum anteriormente desconhecida, a que chamamos “Cibiobacter qucibialis”, é o sétimo micróbio mais prevalecente na população mundial associado ao homem. Estudámo-la reconstruindo mais de 1.800 genomas. Pensamos que esta espécie poderia ser de particular relevância para uma melhor compreensão das funções do microbioma humano”.

E um destaque final sobre as diferenças observadas entre as populações humanas: “Concentrámo-nos especificamente nas populações não ocidentalizadas que não têm acesso a uma dieta rica em gorduras, medicamentos comuns incluindo antibióticos, e que não vivem em ambientes altamente higienizados. Muitos micróbios novos descobertos em populações não ocidentalizadas em todos os continentes tendem a ser quase indetectáveis nas populações ocidentalizadas. O nosso trabalho permitiu assim o estudo de tais espécies microbianas que poderiam potencialmente estar ligadas no futuro com a crescente incidência de doenças auto-imunes, alergias, e síndromes complexas nas populações ocidentalizadas. Será assim crucial isolar, cultivar e manter estas espécies que poderiam ser hipotéticamente reintroduzidas nas populações ocidentalizadas com novas estratégias de intervenção”.