Tendencias Científicas
Escherichia coli, una de las muchas especies de bacterias presentes en el intestino humano. Imagen: Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH - NIAID. Fuente: Wikipedia.
El proyecto Genoma Humano secuenció la información genética contenida en el 10% de las células que forman nuestro cuerpo. Pero el 90% restante de nuestro organismo no está compuesto por células humanas, sino por un auténtico ecosistema de unos cien billones de bacterias.
Este ingente conjunto de minúsculas entidades recibe el nombre de “microbioma” (o microbiota normal). Y la ciencia está descubriendo cada día nuevas pruebas que demuestran que este microbioma resulta fundamental para nuestra supervivencia.
Una de las iniciativas de investigación sobre él, es el proyecto MetaHIT, patrocinado por la Comisión Europea con 11,4 millones de euros. MetaHIT investiga concretamente cómo se relaciona el microbioma humano con la salud y la enfermedad.
Más de 500 especies nuevas identificadas
En su marco, investigadores de 13 centros, entre ellos el Vall d’Hebron Institut de Recerca (VHIR) de Barcelona, con el Dr. Francisco Guarner a la cabeza, acaban de conseguir ampliar el catálogo de genes microbianos conocidos de tres a 10 millones; así como identificar más de 500 especies de bacterias intestinales totalmente desconocidas hasta el momento.
Este último avance ha sido posible gracias a un nuevo enfoque de análisis que consiste, según ha explicado Sinc, en detectar un gen de un microorganismo y ver en qué cantidad se halla en cada individuo. Entonces buscar todos aquellos genes que siguen un mismo patrón, es decir que se hallan en cantidades similares en los mismos individuos. De esta manera, si en la muestra de un individuo aparecen en cantidades similares determinados genes, se asume que van todos juntos, es decir, que pertenecen a los mismos microorganismos.
“Este método permite a los investigadores identificar y recoger genomas de organismos previamente desconocidos, incluso en sociedades microbianas altamente complejas. Nos proporciona una perspectiva con la que antes no habíamos contado”, explica uno de los investigadores del proyecto, el profesor Søren Brunak, de la Universidad Técnica de Dinamarca, en declaraciones recogidas por la revista MedicalExpress.
De hecho, gracias a este sistema, se han detectado 741 especies metagenómicas distintas, llamadas así precisamente por la imposibilidad de adjudicar a la inmensa mayoría de ellas un nombre. Al contrastarlo con las bases de datos, se ha visto que 115 de estas especies ya eran conocidas, mientras que 518 eran desconocidas; las 108 restantes resultaron ser parcialmente conocidas.
El avance podría ayudar a comprender y tratar una gran cantidad de enfermedades, como la diabetes de tipo 2, el asma o la obesidad, señalan los expertos.
Este ingente conjunto de minúsculas entidades recibe el nombre de “microbioma” (o microbiota normal). Y la ciencia está descubriendo cada día nuevas pruebas que demuestran que este microbioma resulta fundamental para nuestra supervivencia.
Una de las iniciativas de investigación sobre él, es el proyecto MetaHIT, patrocinado por la Comisión Europea con 11,4 millones de euros. MetaHIT investiga concretamente cómo se relaciona el microbioma humano con la salud y la enfermedad.
Más de 500 especies nuevas identificadas
En su marco, investigadores de 13 centros, entre ellos el Vall d’Hebron Institut de Recerca (VHIR) de Barcelona, con el Dr. Francisco Guarner a la cabeza, acaban de conseguir ampliar el catálogo de genes microbianos conocidos de tres a 10 millones; así como identificar más de 500 especies de bacterias intestinales totalmente desconocidas hasta el momento.
Este último avance ha sido posible gracias a un nuevo enfoque de análisis que consiste, según ha explicado Sinc, en detectar un gen de un microorganismo y ver en qué cantidad se halla en cada individuo. Entonces buscar todos aquellos genes que siguen un mismo patrón, es decir que se hallan en cantidades similares en los mismos individuos. De esta manera, si en la muestra de un individuo aparecen en cantidades similares determinados genes, se asume que van todos juntos, es decir, que pertenecen a los mismos microorganismos.
“Este método permite a los investigadores identificar y recoger genomas de organismos previamente desconocidos, incluso en sociedades microbianas altamente complejas. Nos proporciona una perspectiva con la que antes no habíamos contado”, explica uno de los investigadores del proyecto, el profesor Søren Brunak, de la Universidad Técnica de Dinamarca, en declaraciones recogidas por la revista MedicalExpress.
De hecho, gracias a este sistema, se han detectado 741 especies metagenómicas distintas, llamadas así precisamente por la imposibilidad de adjudicar a la inmensa mayoría de ellas un nombre. Al contrastarlo con las bases de datos, se ha visto que 115 de estas especies ya eran conocidas, mientras que 518 eran desconocidas; las 108 restantes resultaron ser parcialmente conocidas.
El avance podría ayudar a comprender y tratar una gran cantidad de enfermedades, como la diabetes de tipo 2, el asma o la obesidad, señalan los expertos.
Una microbiota completa, signo de salud
A estos dos hallazgos se añade otro de relevancia clínica, informa el VHIR en un comunicado: no todas las muestras poseen la misma cantidad de especies bacterianas desconocidas.
De hecho, muestras de flora intestinal de algunos individuos presentan muy pocas de estas especies nuevas. Curiosamente, de las analizadas, fueron las muestras pertenecientes a pacientes con enfermedad de Crohn las que carecían de dichas especies. Este trastorno, de origen desconocido, hace que el sistema inmunitario ataque su propio intestino produciendo inflamación.
El hallazgo de esas diferencias “plantea un dato en el que debemos ahondar”, explica el Dr. Francisco Guarner, “y es que estas especies, hasta ahora desconocidas, son posiblemente las que marcan la diferencia entre la microbiota de las personas sanas y la de las enfermas”.
Los científicos piensan, por tanto, que las bacterias recién identificadas serían, casi con toda seguridad, de las llamadas “bacterias buenas”. Y que conocerlas resultará muy importante, pues permitirá plantear estrategias para intentar recuperarlas en el intestino, con intervenciones nutricionales: administrando fibras, prebióticos que ayuden al crecimiento selectivo de algunas especies o probióticos, concluyen los investigadores.
Creando nuevos “antibióticos”
Otro tema interesante abordado en ambas investigaciones ha sido el de las relaciones mutuas entre virus y bacterias en el intestino.
Hasta ahora, las bacterias se habían analizado de manera individual en laboratorios, pero los científicos son cada vez más conscientes de que, para comprender el verdadero funcionamiento de la flora intestinal, es preciso observar la interacción entre las diferentes bacterias que la conforman.
En este sentido, los investigadores de la Universidad Tecnológica de Dinamarca explican que su estudio “nos habla sobre qué virus bacteriófagos atacan qué bacterias (en el intestino), algo que tiene un efecto importante en la supervivencia de las bacterias en el sistema intestinal a largo plazo”.
Cuanto mejor se conozcan esas interacciones entre las bacterias intestinales, más posibilidades habrá de poder desarrollar tratamientos más selectivos para diferentes enfermedades relacionadas con ellas.
Asimismo, este conocimiento resultará particularmente importante en relación con el problema creciente de la resistencia a los antimicrobianos (o antibióticos), considerada una amenaza real a la salud global.
Los científicos daneses creen que, si se sabe más sobre qué ataca a qué en el intestino, en un futuro podrían usarse virus bacteriófagos contra bacterias nocivas, creando así una alternativa a los agentes antimicrobianos actuales.
A estos dos hallazgos se añade otro de relevancia clínica, informa el VHIR en un comunicado: no todas las muestras poseen la misma cantidad de especies bacterianas desconocidas.
De hecho, muestras de flora intestinal de algunos individuos presentan muy pocas de estas especies nuevas. Curiosamente, de las analizadas, fueron las muestras pertenecientes a pacientes con enfermedad de Crohn las que carecían de dichas especies. Este trastorno, de origen desconocido, hace que el sistema inmunitario ataque su propio intestino produciendo inflamación.
El hallazgo de esas diferencias “plantea un dato en el que debemos ahondar”, explica el Dr. Francisco Guarner, “y es que estas especies, hasta ahora desconocidas, son posiblemente las que marcan la diferencia entre la microbiota de las personas sanas y la de las enfermas”.
Los científicos piensan, por tanto, que las bacterias recién identificadas serían, casi con toda seguridad, de las llamadas “bacterias buenas”. Y que conocerlas resultará muy importante, pues permitirá plantear estrategias para intentar recuperarlas en el intestino, con intervenciones nutricionales: administrando fibras, prebióticos que ayuden al crecimiento selectivo de algunas especies o probióticos, concluyen los investigadores.
Creando nuevos “antibióticos”
Otro tema interesante abordado en ambas investigaciones ha sido el de las relaciones mutuas entre virus y bacterias en el intestino.
Hasta ahora, las bacterias se habían analizado de manera individual en laboratorios, pero los científicos son cada vez más conscientes de que, para comprender el verdadero funcionamiento de la flora intestinal, es preciso observar la interacción entre las diferentes bacterias que la conforman.
En este sentido, los investigadores de la Universidad Tecnológica de Dinamarca explican que su estudio “nos habla sobre qué virus bacteriófagos atacan qué bacterias (en el intestino), algo que tiene un efecto importante en la supervivencia de las bacterias en el sistema intestinal a largo plazo”.
Cuanto mejor se conozcan esas interacciones entre las bacterias intestinales, más posibilidades habrá de poder desarrollar tratamientos más selectivos para diferentes enfermedades relacionadas con ellas.
Asimismo, este conocimiento resultará particularmente importante en relación con el problema creciente de la resistencia a los antimicrobianos (o antibióticos), considerada una amenaza real a la salud global.
Los científicos daneses creen que, si se sabe más sobre qué ataca a qué en el intestino, en un futuro podrían usarse virus bacteriófagos contra bacterias nocivas, creando así una alternativa a los agentes antimicrobianos actuales.
Referencias bibliográficas:
Junhua Li, Huijue Jia, Xianghang Cai, Huanzi Zhong, Qiang Feng, Shinichi Sunagawa, Manimozhiyan Arumugam, Jens Roat Kultima, Edi Prifti, Trine Nielsen, Agnieszka Sierakowska Juncker, Chaysavanh Manichanh, Bing Chen, Wenwei Zhang, Florence Levenez, Juan Wang, Xun Xu, Liang Xiao, Suisha Liang, Dongya Zhang, Zhaoxi Zhang, Weineng Chen, Hailong Zhao, Jumana Yousuf Al-Aama, Sherif Edris, et al. An integrated catalog of reference genes in the human gut microbiome. Nature Biotechnology (2014). DOI: 10.1038/nbt.2942.
H Bjørn Nielsen, Mathieu Almeida, Agnieszka Sierakowska Juncker, Simon Rasmussen, Junhua Li, Shinichi Sunagawa, Damian R Plichta, Laurent Gautier, Anders G Pedersen, Emmanuelle Le Chatelier, Eric Pelletier, Ida Bonde, Trine Nielsen, Chaysavanh Manichanh, Manimozhiyan Arumugam, Jean-Michel Batto, Marcelo B Quintanilha dos Santos, Nikolaj Blom, Natalia Borruel, Kristoffer S Burgdorf, Fouad Boumezbeur, Francesc Casellas, Joël Doré, Piotr Dworzynski, Francisco Guarner, et al. Identification and assembly of genomes and genetic elements in complex metagenomic samples without using reference genomes. Nature Biotechnology (2014). DOI: 10.1038/nbt.2939.
Junhua Li, Huijue Jia, Xianghang Cai, Huanzi Zhong, Qiang Feng, Shinichi Sunagawa, Manimozhiyan Arumugam, Jens Roat Kultima, Edi Prifti, Trine Nielsen, Agnieszka Sierakowska Juncker, Chaysavanh Manichanh, Bing Chen, Wenwei Zhang, Florence Levenez, Juan Wang, Xun Xu, Liang Xiao, Suisha Liang, Dongya Zhang, Zhaoxi Zhang, Weineng Chen, Hailong Zhao, Jumana Yousuf Al-Aama, Sherif Edris, et al. An integrated catalog of reference genes in the human gut microbiome. Nature Biotechnology (2014). DOI: 10.1038/nbt.2942.
H Bjørn Nielsen, Mathieu Almeida, Agnieszka Sierakowska Juncker, Simon Rasmussen, Junhua Li, Shinichi Sunagawa, Damian R Plichta, Laurent Gautier, Anders G Pedersen, Emmanuelle Le Chatelier, Eric Pelletier, Ida Bonde, Trine Nielsen, Chaysavanh Manichanh, Manimozhiyan Arumugam, Jean-Michel Batto, Marcelo B Quintanilha dos Santos, Nikolaj Blom, Natalia Borruel, Kristoffer S Burgdorf, Fouad Boumezbeur, Francesc Casellas, Joël Doré, Piotr Dworzynski, Francisco Guarner, et al. Identification and assembly of genomes and genetic elements in complex metagenomic samples without using reference genomes. Nature Biotechnology (2014). DOI: 10.1038/nbt.2939.
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