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Biomedicina y biología molecular

Viaje científico al microbioma

La salud depende en buena medida de la armonía de las células del cuerpo con los billones de microorganismos que viven en él. Conocer la diversidad genética de esta población microbiana es el objetivo del Proyecto Microbioma Humano, un reto científico que permitirá mejorar el diagnóstico, el tratamiento y la prevención de múltiples enfermedades, más allá de las infecciosas clásicas.

GONZALO CASINO | 5 DE NOVIEMBRE DE 2010

Micrografía electrónica con colores realzados que muestra a
la especie Salmonella typhimurium (células rojas) invadiendo
células humanas en cultivo

La constatación de que el cuerpo humano tiene muchos más microorganismos que células ha obligado a escrutar con más atención el universo microbiano. Ya sea sobre la piel o en las diversas cavidades del cuerpo, hay billones de microorganismos que normalmente viven en equilibrio con nuestras propias células. La proporción a favor de los microbios es de 10 a 1, de modo que si fueran ciertas las cifras que se manejan, en nuestro cuerpo tendríamos 90 billones de microorganismos por 10 billones de células propiamente humanas.

Toda esta flora y fauna microbiana representa entre el 1% y el 2% del peso corporal de una persona. Puesta en una balanza sería comparable al kilo y medio del cerebro, el órgano depositario de nuestras esencias y capacidades propiamente humanas. Y aunque los mil y pico gramos de microorganismos que llevamos encima tienen un material genético ajeno, los científicos empiezan a considerar que son parte de nuestra identidad, al menos en el sentido de que sin ellos no es posible entender ni la salud ni la enfermedad. Justamente por esa razón se han aventurado en un viaje científico para explorar el microbioma humano.

El microbioma humano puede definirse como el conjunto de genomas de la población de microorganismos (bacterias, hongos y virus) de una persona. Está claro que es muy difícil secuenciarlos todos, pero por algún sitio hay que empezar. Con el objetivo de disponer de una colección de referencia, en diciembre de 2007 el Gobierno de EE UU lanzó un programa científico de cinco años de duración y 112 millones de euros de presupuesto, el Human Microbiome Project (HMP), que un año después fue ampliado en un marco internacional con la creación del International Human Microbiome Consortium.

Primeros 178 genomas

Fruto de este esfuerzo, un grupo de investigadores vinculado al HMP reveló en un artículo publicado el 21 de mayo de 2010 en Science la secuencia de 178 microorganismos que viven dentro o sobre el organismo humano. Estas secuencias microbianas son la primera entrega de una colección de referencia de casi un millar de genomas microbianos (secuenciados en el marco del HMP o de otros programas internacionales que ya están en marcha).

Estos datos genéticos, recogidos en bases de datos públicas y accesibles a todos los investigadores, servirán para caracterizar las poblaciones microbianas encontradas en muestras de voluntarios sanos y enfermos. Las zonas del cuerpo de las que se están tomando muestras de comunidades microbianas son cinco: el tracto digestivo, la boca, la piel, la nariz y la vagina, aunque se van a ampliar a otras dos, la uretra masculina y la sangre.

En el tratamiento y en la prevención
Conocer el microbioma humano es una oportunidad de mejorar el abordaje de múltiples problemas de salud
El objetivo que impulsa esta iniciativa científica es comprender el papel que juega el microbioma humano en la salud y en la enfermedad, que va mucho más allá de las enfermedades infecciosas clásicas. La obesidad, el asma y la diabetes son algunas de las enfermedades cuyo diagnóstico, tratamiento y prevención puede cambiar con el conocimiento derivado de este proyecto. El primer paso es descubrir la comunidad de microbios que habita en diferentes zonas del organismo, para luego poder explorar cómo cambia esa población microbiana con el tiempo y la enfermedad.

La información obtenida sobre el microbioma de la piel humana ya ha dado algunas sorpresas. Un artículo publicado en Science el 29 de mayo de 2009 mostró que la diversidad de microbios de la piel humana era mucho mayor de lo que se suponía. El análisis preliminar de la población microbiana de 20 zonas de la piel de una decena de voluntarios sanos permitió identificar más de 112.000 secuencias de genes bacterianos. Esta información abre el camino a entender las complejas interacciones genéticas y ambientales implicadas en enfermedades como el eczema, el acné o la psoriasis.

Conocer el microbioma humano es un reto mayúsculo pero a la vez una oportunidad de mejorar el abordaje de múltiples problemas de salud, desde las enfermedades de transmisión sexual a la obesidad. En la actual colección de referencia (los 178 genomas secuenciados) se han identificado nada menos que 29.693 polipéptidos o proteínas bacterianas (un número mayor que el de genes humanos) desconocidas hasta entonces. En los próximos años se espera que el análisis computacional de los datos de la colección de referencia y las muestras de voluntarios, comparados con los datos genéticos microbianos disponibles, ayude a entender el microbioma humano y a asociar la presencia o ausencia de determinados microorganismos con diferentes enfermedades.

METAGENÓMICA
La secuenciación genética de microorganismos se basa en su cultivo previo en el laboratorio. Esta estrategia es útil para conocer el genoma de un microorganismo pero limitada para conocer la diversidad del microbioma humano, ya que muchos de los microbios no pueden cultivarse. La posibilidad de hacer un análisis genético de muestras tomadas directamente del ambiente (la piel, el tubo digestivo y otras zonas) ha permitido ampliar mucho el foco y constatar que el microbioma es mucho mayor de lo que se suponía. Esta aproximación se denomina metagenómica y es, junto con el análisis computacional, la piedra angular para descifrar toda la diversidad de la población microbiana del ser humano en la salud y en la enfermedad.

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