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 microbiosviven 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.
«Como los exploradores del siglo XV que describían los contornos de un continente recién descubierto, los investigadores de este proyecto emplearon una nueva estrategia tecnológica para definir integralmente, por primera vez, el panorama microbial normal del organismo humano», dijo el director de Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos, Francis Collin, en una teleconferencia de prensa simultánea a la publicación de los trabajos.
Los humanos «no tenemos todas las enzimas que necesitamos para digerir nuestra propia dieta», explicó Lita Proctor, gerente del programa. «Los microbios en nuestras tripas descomponen gran parte de las proteínas, lípidos y carbohidratos de la dieta y los convierten en nutrientes que podemos absorber», agregó.
«Los microbios producen compuestos beneficiosos como las vitaminas y los antiinflamatorios que nuestro propio genoma no puede producir», añadió Proctor.
Microbios en personas sanas
«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», según 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 estudio más completo hasta la fecha
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.
La firma microbiana de cada persona es bastante singular, de la misma manera que el genoma de un individuo es único
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.
Sus funciones
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.
