La Ciencia y sus Demonios

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Tome los 10.000 billones de microorganismos que viven en el intestino, las cuales ya sobrepasan en el número de células humanas por 10 a 1. Todas ellas, son portadoras de millones de genes, comparados con los 20.000 estimados que existen en el genoma humano. Debido a esto, algunos biólogos tienden a considerar al ser humano como un “superorganismo”, una comunidad que es algo más que la suma de cada una de las partes.

Al final del año pasado, el Instituto Nacional de la Salud (NIH) de EEUU financió con 115 millones de $US un proyecto para identificar y caracterizar el “microbioma” humano, nombre que se le da al conjunto de microorganismos que viven en el cuerpo humano. A la vez, la UE y varios institutos de investigación aportaron 20 millones de euros con un objetivo similar. Menores cantidades han sido aportadas por entidades de China, Canadá, Japón, Singapur y Australia.

El proyecto de 5 años del NIH gastará el dinero en identificar qué microorganismos se encuentran en nuestro cuerpo y en secuenciar sus genomas. Por el contrario, la UE dedicará 4 años para estudiar los microorganismos del intestino, y como éstos intervienen en procesos tales como la obesidad y la inflamación intestinal.

Los microorganismos que se encuentran en la superficie y en el interior de las personas siempre han provocado fascinación a los humanos. Estudios realizados el siglo pasado mostraron que, ratones que habían sido esterilizados y crecidos en ambientes estériles poseían un sistema inmune debilitado, sistemas digestivos ineficientes y órganos internos anormalmente pequeños. Ellos mostraron que los microorganismos son una parte esencial en la biología humana. La gran dificultad estriba en conocer qué microorganismos son los que residen en nuestro cuerpo, y cómo interactúan entre sí. Eso es así en parte porque hay demasiados, y en parte porque la inmensa mayoría de ellos no crecen en medios sintéticos diseñados en el laboratorio.

Las cosas han cambiado mucho en los últimos 5 años. Unos pocos millones de genes ya no suenan como algo inabarcable en manos de los avanzados sistemas de secuenciación. De hecho ya se pueden procesar unos cuantos cientos de millones de pares de bases en sólo unas horas. Por tanto, se puede soslayar la necesidad de crecer las bacterias y se puede explorar el contenido génico del microbioma por análisis masivo de los genes, en lugar de estudiar los microorganismos.

En el año 2006 el grupo de Steven Gill del Instituto de Genómica de Rockville, Maryland, realizó un estudio metagenómico del intestino de dos voluntarios. Después de 2.062 reacciones de PCR, y la secuenciación de 78 millones de pares de bases, los investigadores sólo disponían de un pequeño boceto de la genética de los microorganismos del intestino. Aún y así, pudieron comprobar una abundancia de genes implicados en la producción de aminoácidos y otros aspectos del metabolismo humano.

Estudios como los de Gill y otros investigadores han mostrado que el estilo de vida y la distribución geográfica afectan a qué bacterias están presentes en el cuerpo humano. Es por ello que investigadores como Jeremy Nicholson del Imperial Collage de Londres afirmen que “algo que obsesiona a los microbiológos es el tamaño del “core” (conjunto de genes comunes que codifican para las funciones esenciales del microorganismo) del microbioma”.

El proyecto microbioma se iniciará con la toma de muestras de las heces, de la vagina, boca, nariz y piel de 250 voluntarios. Se secuenciará el DNA, analizando en primer lugar los genes de la subunidad 16S ribosomas, que serán usados para identificar (por análisis filogenético) los microorganismos presentes en cada persona, y cuántos son comunes entre los distintos voluntarios. Con esos datos en las manos, se pretende profundizar hasta revelar qué genes están presentes en esos microorganismos.

Algunos críticos con estos proyectos han argumentado que en realidad el “core” (fracción común) de los genomas puede ser muy pequeño. Incluso en personas con 1.000 tipos de bacterias viviendo en sus intestinos, solamente 10 de ellas serán comunes. Y los aspectos comunes no residirán en los genes, sino en las bacterias que poseen el mismo papel fisiológico y metabólico. Además, los críticos apuntan a que el Proyecto Microbioma Humano dirá muy poco acerca de la función de los microorganismos, al menos durante las primeras etapas del proyecto; aunque es posible que al final se obtenga alguna información funcional.

El proyecto europeo se concentrará casi exclusivamente en el papel de los microorganismos del intestino en procesos tales como la obesidad o las infecciones intestinales. Este proyecto se centra en las diferencias en genes y proteínas, sin importar las especies microbianas de la que proceden. Como explica Francisco Guarner del Hospital Vall D´Hebron de Barcelona, “lo que queremos saber es si hay enzimas que produzcan carbohidratos, enzimas que produzcan gas o enzimas que degraden proteínas, así como analizar si existen asociaciones entre genes bacterianos y fenotipos humanos”.

Jeffrey Gordon microbiólogo de la Universidad de Medicina Washington en St. Louis, es uno de los pioneros en el estudio de microbiomas. Él ya demostró hace un par de años que las personas obesas poseen un contenido de microorganismos completamente diferente en su intestino al de una persona delgada. Cuando algunos voluntarios estuvieron un año a dieta y perdieron hasta un cuarto de su peso, el contenido bacteriano de sus intestinos varió hasta ser similar al de las personas delgadas. La teoría, basada en estudios realizados en ratones, es que parte de la tendencia a ganar peso puede proceder de microorganismos intestinales que liberan más calorías de la comida que las bacterias que encontramos en personas delgadas. Los científicos esperan encontrar alguna pista acerca de cómo pasa esto comparando el microbioma del intestino de personas obesas y delgadas, y los resultados pueden ayudar a determinar si los prebióticos u otros suplementos pueden ser usados para variar el microbioma.

Referencia:

• Mullard, A. (2008). The inside story. Nature. 453: 578-580

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