Este trabajo podría acelerar las investigaciones que se llevan a cabo sobre temas como el desarrollo, la obesidad, las enfermedades infecciosas entre otras muchas.
La mayor parte del tiempo vivimos en armonía con los microbios presentes en nuestros cuerpos, pero a veces ese equilibrio se rompe y aparece la enfermedad, afirma Eric Green, director del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano, una de las instituciones del NIH que ha dirigido el proyecto sobre el microbioma. “Necesitamos comprender mejor cuál es el microbioma normal y qué le sucede cuando cambia para producir o influir en las enfermedades. Esto requiere una comprensión de la interacción de las comunidades dentro de nuestros cuerpos, no solo de microbios aislados”, sostiene Green.
A nivel microscópico, el cuerpo humano es un mundo de ecosistemas tan distintos entre ellos como los desiertos y las selvas tropicales, y cada uno está ocupado por su propia y exclusiva colonia de microorganismos. Los humanos han coevolucionado con estos microorganismos, muchos de los cuales son necesarios para la supervivencia. Aunque la comunidad médica y científica sabe desde hace tiempo que las células microbianas superan en número a las células humanas en una proporción de 10 a 1, se sabía muy poco sobre la diversidad y abundancia de estas especies.
Tradicionalmente, los científicos estudian las bacterias haciendo cultivos de una única especie en el laboratorio (sin embargo muchas especies de microbios son difíciles de cultivar de esta manera, en parte porque dependen de los demás miembros de su comunidad para sobrevivir). En lugar de eso, los investigadores del Proyecto del Microbioma Humano recogieron muestras de ADN mezcladas de distintas parte del cuerpo de los participantes en el estudio y secuenciaron todos los genomas que hallaron. Tomaron muestras corporales de 242 adultos sanos –de 15 puntos corporales en los hombres y de 18 en las mujeres- de distintas zonas de la boca, nariz, garganta, codo, orejas, intestino y vagina.
El proyecto no se podría haber llevado a cabo sin la tecnología de secuenciación del ADN que ha salido al mercado en los últimos años, afirma Lita Proctor, coordinadora del proyecto para el NIH. Los investigadores usaron maquinaria de Roche para aplicar un código de barras de ADN específico para bacterias para dilucidar qué especies estaban presentes en más de 5.000 muestras. Después, el consorcio usó la tecnología de Illumina para secuenciar el ADN en casi 700 muestras, creando secuencias denominadas metagenómicas balísticas. Las secuencias metagenómicas son una mezcla de todos los genes hallados en las comunidades microbianas y proporcionan a los investigadores una lista de partes de las enzimas y otras moléculas funcionales que cada comunidad microbiana es capaz de fabricar.
El estudio ha dado lugar a unos 3,5 terabytes de datos de secuenciación genómica. Proctor explica que el equipo tuvo que desarrollar nuevos sistemas informáticos para poder analizarlos. Gracias al esfuerzo metagenómico, el equipo pudo comprender qué funciones biológicas podían llevar a cabo las comunidades microbianas. El microbioma del humano sano contiene al menos 10.000 especies de microbios con unos ocho millones de genes codificadores de proteínas distintos. En otras palabras, 360 veces más genes que el genoma humano.
“Gracias al microbioma somos mucho más funcionales de lo que seríamos sin los microorganismos”, explica George Weinstock, investigador genómico del Instituto del Genoma en la Universidad de Washington en San Luis (EE.UU.) y líder del Proyecto del Microbioma Humano. Los organismos presentes en las distintas comunidades tienen distintas capacidades metabólicas -es decir, producen distintas enzimas y otras moléculas- y el cuerpo humano depende de algunas de éstas para digerir determinadas comidas o defenderse de patógenos invasores.
Los investigadores han descubierto que las comunidades microbianas difieren no solo de una zona a otra, sino también entre personas, aunque hay determinadas zonas del cuerpo en las que hay una mayor consistencia en los resultados. Por ejemplo, la boca es especialmente diversa en número de especies presentes, y las personas que vivían en la misma comunidad tenían microbios parecidos en su saliva (el estudio tomó muestras de personas que vivían en las zonas de Houston y San Luis). Por el contrario, las bacterias que viven en la piel presentan una variedad mucho mayor de un individuo a otro.
Sin embargo, y a pesar de que los microbios variaban de una persona a otra, su potencial funcional, representado por las enzimas u otras proteínas funcionales codificadas en sus genomas, era similar entre las distintas partes del cuerpo de una persona. Así, mientras las especies de bacteria presentes en el intestino de una persona pueden ser distintas de las que porta otra persona, la serie de procesos metabólicos que llevan a cabo dichas comunidades es prácticamente la misma.
Aunque los sujetos de estudio estaban sanos (cada participante fue sometido a pruebas por numerosos especialistas), casi todos eran portadores de algún patógeno o microbio capaz de producir una enfermedad. Estos patógenos parecían coexistir pacíficamente en los participantes, y estudios futuros explorarán qué tiene que suceder para poner a estos 'pasajeros' en modo de ataque.
En un comentario publicado en la revista Nature, David Relman, investigador de microbiología humana en la Universidad de Stanford (EE.UU.), que no ha estado involucrado en el estudio, señaló que un estudio reciente sobre poblaciones que viven en zonas menos desarrolladas del mundo ha demostrado que éstos tienen microbiomas significativamente distintos de quienes viven en Estados Unidos. También señala que condiciones que hubieran excluido a posibles participantes del Proyecto Microbioma Humano como el sangrado de encías o el sobrepeso son cada vez más prevalentes en todo el mundo y que esto debería tenerse en cuenta en estudios futuros.
Algunas de estas cuestiones podrían abordarse en próximos informes del proyecto del NIH. Los 17 estudios publicados la semana pasada en Nature y las revistas de la Biblioteca Pública de Ciencia solo son los primeros resultados producidos por este consorcio de 200 científicos. Los próximos pasos implican pasar de estudios de potencial genético a estudios de funciones, para analizar los productos genéticos, como las proteínas, que produce el microbioma humano. Y algunos grupos dentro del Proyecto Microbioma Humano examinarán los cambios que se producen en el microbioma ante la presencia de la enfermedad de Crohn o la obesidad, por ejemplo.