Hay 100 billones de microorganismos viviendo dentro y sobre nosotros. Los seres humanos somos un ecosistema que alberga bacterias, virus, arqueas y hongos. Ese conjunto de microorganismos microscópicos de nuestro organismo recibe el nombre de microbiota. El conjunto de la microbiota, sus genes y sus productos metabólicos reciben el nombre de microbioma y ahora sabemos que juega un papel clave en muchos aspectos de nuestra salud.
Lactobacillus reuteri INIA P572 visto con microscopio electrónico de barrido.
Los orígenes del microbioma: la superposición de lentes
El holandés Hans Lippershey (1570-1619) se dio cuenta que con la superposición de lentes podía acercar lo lejano, con el consiguiente desarrollo de telescopios. Casi un siglo más tarde, Anton van Leeuwenhoek (1632-1723), un comerciante de telas, holandés, utilizó de nuevo la superposición de lentes para aumentar lo pequeño, hasta llegar a ver lo “invisible”. Descubrió los primeros microorganismos, a los que llamó “animálculos”. A partir de este momento, se desarrollan los microscopios, lo que permitió el avance en investigación microbiológica.
Ya en el siglo XX, junto con los avances en tecnología, asistimos al desarrollo de la Astronomía y con ella, al conocimiento de nuestro universo exterior. Además de la mano de las técnicas de cultivo, y con el desarrollo de la genómica, la proteómica, la metabolómica y 18 años después de la publicación del genoma humano se descubre el microbioma humano, que lo acompaña desde sus orígenes, coevolucionando con el mismo.
¿Qué es el Proyecto Microbioma Humano (PMH)?
El Proyecto Microbioma Humano (PMH) surge como consecuencia del Proyecto Genoma Humano (PGH) que comenzó en 1990, y consistió en la secuenciación masiva de genes del ser humano con el objetivo de descifrar lo que codifican, averiguar cuáles son sus funciones; con el fin de entender el metabolismo, el envejecimiento, las enfermedades ligadas a genes, etc. Los resultados que se obtienen revelan que existe un nexo entre la obesidad y la malnutrición. Se acrecienta el interés por averiguar el papel de las poblaciones de microorganismos en enfermedades crónicas como la enfermedad inflamatoria del vientre y en la formación y modulación del sistema inmune. Así, comienza a intuirse cómo la funcionalidad de la microbiota está estrechamente vinculada a la homeostasis y salud corporal.
La Microbiología basada en técnicas de cultivo, avanza rápidamente con la genética y los desarrollos informáticos para el tratamiento de grandes bases de datos, lo que permite obtener una evidencia creciente del papel beneficioso de los microorganismos para la salud del organismo. Estos resultados dieron el “pistoletazo de salida” en 2007 al PMH, por iniciativa del Instituto Nacional de la Salud (INS) de Estados Unidos, con el objetivo de proporcionar fuentes, metodologías y descubrimientos que hagan de nexo entre el hombre y sus microbiomas en relación con los estados de salud y enfermedad.
Ejemplo de huellas genéticas (pulsotipos) de aislados bacterianos a nivel de cepa mediante la técnica de electroforesis en gel de campo pulsado (PFGE). Digestión de DNA con SpeI (A) y XbaI (B) de Bifidobacterium breve INIA P734 e INIA P719 (b). Digestión de DNA de Bifidobacterium longum INIA P676 (c) e INIA P719 (d)con SpeI (C) y XbaI (D).Mid range marker (M) y low range marker (L).
Tan sólo el primer año se obtuvieron 650 publicaciones citadas por otros investigadores 70.000 veces. El proyecto, dividido en 2 fases, analizó en su primera fase las comunidades microbianas humanas en personas sanas de distintos grupos de edad, y en la segunda fase se analizaron los microbiomas de niños pretérmino (nacidos con una diferencia de más de 2 semanas antes de las 40 semanas de gestación), de personas con distintas enfermedades inflamatorias intestinales (EII) y las de diabetes tipo II y estudiaron de forma holística las relaciones en la respuesta microbiana entre el individuo y el microbioma intentando establecer modelos de condiciones “típicas” asociadas a microbioma, en los 3 casos analizados.
¿Cuáles fueron las principales conclusiones del PMH?
Este proyecto terminó en 2017 y en mayo del 2019, la revista Nature publicó un documento consensuado donde se recogen las principales conclusiones del proyecto, que ha generado más de 42 Terabytes (unos 42.000 Gygabytes) de datos multi-ómicos y ha permitido, averiguar la utilidad de las multi-ómicas y otras tecnologías emergentes en el manejo de la salud de los pacientes.
El PMH 1 ha proporcionado una enorme cantidad de datos y recursos para investigadores como protocolos, métodos para estudios posteriores y secuencias nucleotídicas de microorganismos y comunidades de un número muy importante de aislados, individuos, y poblaciones humanas sanas. Además, ahora sabemos que no existe sólo una microbiota de diseño único en individuos sanos, sino muchas, y que en cada individuo sano se adquiere en la primera etapa de su vida, pudiendo persistir por años o sufrir transiciones temporales de grupos de poblaciones microbianas por influencia medio ambiental y poblacional como la dieta, el estilo de vida, la ubicación geográfica, la higiene o la edad. La microbiota es también diferente en los distintos nichos ecológicos del cuerpo (intestino, cavidad oral, piel o la vagina de la mujer), siendo la más diversa y con mayor frecuencia la del intestino.
El PMH 2 se diseñó de una forma holística con ayuda de las –ómicas para estudiar los mecanismos de la actividad microbioma-huésped longitudinalmente en los 3 casos planteados. Además de protocolos, datos y aislados para trabajos futuros, ha proporcionado una información muy valiosa sobre las dinámicas microbianas e inter-relaciones en las respuestas asociadas del huésped y de las poblaciones microbianas. Algunos resultados de interés serían que las mujeres que tienen embarazos con niños a término presentan una microbiota vaginal rica y variada que se hace más homogénea y con dominancia de Lactobacillus en el segundo trimestre. Sin embargo, mujeres con partos espontáneos de niños pretérmino presentan menor tendencia a tener la microbiota dominada por Lactobacillus y una microbiota asociada a bajos niveles de vitamina D. En las EII se observaron que casi todas las medidas de las propiedades individuo-microbioma mostraban cambios en actividad o estabilidad durante la enfermedad, incluyendo moléculas pequeñas derivadas del individuo o la microbiota, respuestas transcripcionales epiteliales a lo largo del colon y en los anticuerpos de sangre periférica. En diabetes tipo II se observaron distintos perfiles de moléculas asociados a interacción individuo-microbioma entre grupos de participantes resistentes y sensibles a insulina. El microbioma es, por tanto, un componente integral de la biología humana con un papel clave en la salud y el bienestar y al que también debemos cuidar.
