Nuevos estudios, dirigidos por la Universidad
de Harvard, han ayudado a identificar y analizar el microbioma humano
-los más de cinco millones de genes microbianos que existen en el
interior del cuerpo humano. Los científicos estiman que cada persona
posee 100 veces más genes microbianos que genes humanos y, por ello,
consideran importante saber más acerca del papel que los microbios
-organismos como bacterias, virus y hongos que viven en el estómago, en
la boca, o en la piel- juegan en las funciones corporales normales, como
el desarrollo de la inmunidad, o de las enfermedades.
Con el fin de identificar el microbioma humano, se han llevado a
cabo varios estudios como parte del Proyecto del Microbioma Humano (HMP,
por sus siglas en inglés), una colaboración multidisciplinaria que
incluye a 250 miembros procedentes de 80 instituciones de investigación,
que han publicado el resultado de cinco años de investigación en varias
revistas científicas al mismo tiempo (en 'Nature', 'Nature Methods', y
'PLoS'). Los investigadores del HMP calculan que más de 10.000 especies
de microbios viven en los seres humanos -anteriormente, tan sólo unos
pocos cientos de especies de bacterias habían sido identificadas.
En el estudio, se encontraron entre un 81% y un 99% de los grupos
básicos de estos microrganismos, en adultos sanos. Entre ellos, se
hallaron varios patógenos oportunistas de los microrganismos, que
normalmente son inofensivos y conviven con el resto del microbioma, pero
que pueden causar enfermedades en circunstancias inusuales.
Los investigadores crearon potentes métodos informáticos para la
catalogación de la enorme cantidad de información genética sobre el
microbioma humano, y para analizar la forma en que estos microbios
funcionan en el cuerpo -como, por ejemplo, en la digestión de los
alimentos, o la reducción de la inflamación.
"Esta investigación aporta información sobre el rango de variación
de la función microbiana sana, y sus errores específicos. Saber qué
tipo de microbios se encuentran normalmente en las personas sanas puede
ayudarnos a entender los roles que desempeñan durante las enfermedades",
afirma Curtis Huttenhower, profesor de Biología Computacional y
Bioinformática en Harvard. Huttenhower añade que, "así como la
secuenciación del genoma humano nos ayuda a entender cómo los genes de
una persona la protegen o la ponen en riesgo, también los genomas
microbianos asociados al cuerpo humano proporcionan información sobre
los beneficios o riesgos sobre la salud".
Huttenhower, quien codirigió varios de los análisis, también
participó en una edición especial de 'PLoS' sobre el trabajo del HMP,
ayudó a coordinar el estudio publicado en la revista 'Nature', y fue el
autor principal de dos trabajos, uno publicado en 'Nature Methods', y
otro en 'PLoS Computational Biology'. El principal artículo de 'Nature',
describe cómo los investigadores del HMP realizaron la evaluación más
completa hasta la fecha del microbioma humano normal.
"Hemos sido capaces de comprobar que la firma microbiana de cada
persona es bastante singular, de la misma manera que el genoma de un
individuo es único", afirma Huttenhower. Los investigadores especularon
que las variaciones del microbioma de un individuo pueden estar
conectadas con la dieta, la constitución genética, los primeros eventos
de la vida -como la lactancia materna-, la exposición ambiental, la
función inmune, y otros factores.
En el pasado, la mayoría de especies microbianas humanas no habían
sido analizadas con éxito, debido a la dificultad de cultivarlas en el
laboratorio, presumiblemente debido a que su crecimiento depende de un
entorno específico, proporcionado por sus hospedadores. Sin embargo, los
esfuerzos actuales se basan en un tipo de análisis llamado
metagenómica, que utiliza material genético extraído directamente de
muestras de seres humanos.
Para definir y analizar el microbioma humano normal, los
investigadores utilizaron 242 muestras de voluntarios sanos, hombres y
mujeres, recogidas de tejidos de 15 sitios del cuerpo en hombres, y 18
sitios del cuerpo en mujeres -como la boca, la nariz, la piel y el
intestino delgado.
En el estudio publicado en 'Nature Methods', Huttenhower y sus
colaboradores, entre ellos, el autor principal, Nicola Segata,
investigador en el Departamento de Bioestadística de Harvard, utilizaron
nuevos métodos computacionales para identificar cerca de 350
organismos. Utilizando la secuenciación del ADN, los investigadores
fueron capaces de tamizar, a través de 3,5 terabytes de datos genómicos y
genéticos, las secuencias específicas de estas bacterias. Esta
detección de alta sensibilidad microbiana permitió, por ejemplo, la
catalogación de más de 100 patógenos oportunistas, que indica dónde se
producen normalmente estos organismos.
En el estudio publicado en 'PLoS Computational Biology',
Huttenhower y sus colaboradores, estudiaron las funciones desempeñadas
por los microbios. Para ello, tuvieron que buscar entre la tremenda
colección de secuencias de ADN, no solo de los marcadores específicos de
microbios, sino también de los procesos metabólicos individuales. Los
científicos observaron que, mientras que hay una gran variación entre
los tipos de microbios que se encuentran en diferentes personas, y en
diferentes sitios del cuerpo, las funciones de los microbios eran mucho
más consistentes.
Por ejemplo, el tracto gastrointestinal puede contener muchos
tipos diferentes de microbios, capaces de romper los almidones
complejos; del mismo modo, en la boca, los microbios pueden
especializarse en diferentes procesos, que les ayudan a sobrevivir en
ese hábitat, tales como el procesamiento de los azúcares simples
disponibles; por otro lado, en el tracto vaginal, los microbios pueden
ayudar al sistema inmune a repeler bacterias peligrosas. Estos
resultados ponen de relieve el hecho de que, en su mayor parte, los
microorganismos juegan un papel muy útil en nuestros cuerpos.
