Desde hace algún tiempo se sabe que el cuerpo humano está habitado por una gran cantidad y variedad de microorganismos, y que la mayoría son bacterias y se encuentran en el tracto gastrointestinal. A lo largo de la historia de la microbiología, la mayoría de los estudios en seres humanos se habían centrado en estudiar a los microorganismos causantes de enfermedades, y pocos se habían realizado para entender los beneficios de las bacterias residentes del cuerpo humano. Eso cambió tras la publicación de la secuencia del genoma humano en el año 2001, cuando investigadores argumentaron que aunque completar la secuencia del genoma humano era un «logro supremo» en biología, ésta información estaba incompleta hasta que se entendieran las interacciones sinérgicas que se llevan a cabo entre los humanos y sus microbios residentes, el llamado microbioma, para con ello comprender su papel en la salud y en el desarrollo de enfermedades.
En ese entonces, gran parte de nuestra comprensión del microbioma humano provenía de enfoques basados en el cultivo de microorganismos. Sin embargo, se estima que entre el 20 % y el 60 % del microbioma asociado a humanos, dependiendo del sitio del cuerpo, no es cultivable, presumiblemente porque su crecimiento depende de un microambiente específico que no ha sido, o no puede ser, reproducido artificialmente en un laboratorio.
Los avances en las tecnologías de secuenciación masiva del DNA a mediados de la década del 2000 contribuyeron a la creación de un nuevo campo de investigación, la llamada metagenómica, que permite un examen completo de las comunidades microbianas sin necesidad del cultivo. En lugar de examinar el genoma de una cepa bacteriana individual que se ha aislado en un laboratorio, el enfoque metagenómico examina la colección de genomas derivados de comunidades microbianas de entornos naturales, ya sea a través de la secuenciación del DNA metagenómico o de la selección de un barcode o marcador molecular para el estudio de la diversidad microbiana.
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Uno de los grandes proyectos enfocados en comprender el papel del microbioma en la salud y desarrollo de enfermedades a través de enfoques basados en el metagenoma fue el Proyecto del Microbioma Humano (HMP), éste fue una iniciativa financiada por el Instituto Nacional de Salud (NIH) de los Estados Unidos, y desarrollada por un consorcio de científicos de casi 80 universidades e instituciones científicas de distintos países. Su objetivo general era caracterizar el microbioma humano para mejorar nuestra comprensión de cómo éste influye en la salud y en el desarrollo de enfermedades humanas. Comenzó en el año de 2008 y terminó en el 2013.
Los objetivos del proyecto del microbioma humano fueron:
1. Caracterizar el microbioma humano mediante tecnologías de secuenciación masiva a partir de muestras de diferentes sitios del cuerpo (fosas nasales, cavidad oral, piel, tracto gastrointestinal y tracto urogenital) de 300 voluntarios sanos, para caracterizar las comunidades microbianas en cada sitio del cuerpo y saber si existe un microbioma “núcleo” saludable.
2. Determinar si existen asociaciones entre los cambios en el microbioma humano y el desarrollo de ciertas enfermedades
3 Establecer metodologías estandarizadas y en un marco ético, legal y social, basadas en metodologías innovadoras para que estudios similares se lleven a cabo ampliamente en la comunidad científica, y que éstos puedan ser comparables entre sí.
El objetivo final del HMP fue demostrar si existen oportunidades para mejorar la salud humana mediante el control o la manipulación del microbioma. Toda la información generada de éste proyecto se encuentra disponible públicamente a través del portal de datos de HMP.
Gracias al proyecto del microbioma humano ahora sabemos que existen más de 10,000 especies microbianas asociadas al cuerpo humano, revelando la enorme contribución de los microorganismos en el control de diversas funciones metabólicas, ya que mientras el genoma humano contiene casi 22.000 genes que codifican proteínas, el microbioma humano aporta casi 8 millones de proteínas. Además, se encontró que nuestro cuerpo contiene billones de bacterias, y el intestino generalmente no está repleto de alimentos sino de microbios y que el microbioma humano contiene más microorganismos beneficiosos que dañinos, ya que los primeros controlan a los microbios patógenos.
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La diversidad y distribución del microbioma humano varía entre los espacios corporales, mientras que algunos lugares, como el intestino, la boca y la piel albergan comunidades más diversas, otros tienen una localización biogeográfica específica. Asimismo, se estima que alrededor de 500 a 1000 especies de bacterias habitan en la piel, donde se está estudiando su papel sobre la activación del sistema inmunológico para responder a infecciones y lesiones, así como para mantener el control homeostático de la inflamación de la piel.
Adicionalmente, se descubrió que las especies bacterianas del microbioma vaginal experimentan un cambio importante en la preparación para el nacimiento de un bebé, y que el paso del recién nacido a través del canal de parto le proporciona su primera dosis de microbios. Por otra parte, se encontró que la alteración del microbioma humano por medio de tratamientos con antibióticos no solo aumenta la tasa de reacciones alérgicas, sino que también conduce al desarrollo de muchas enfermedades.
Se continúa estudiando los beneficios potenciales del microbioma humano y cómo influye en el control de la obesidad, el desarrollo del cerebro y su influencia en la respuesta inmunitaria contra las infecciones a través de una adecuada nutrición.
Investigadores consideran que al igual que con el proyecto del genoma humano, los resultados del proyecto del microbioma humano tendrán un impacto sobre la llamada medicina personalizada. Sin embargo, aún seguimos tratando de entender cómo el microbioma se asociacia al desarrollo de ciertas enfermedades, por lo que el grado en que estas asociaciones resultan en aplicaciones prácticas dependerá de cómo se manejan los desafíos en la comprensión del microbioma humano, ya que el microbioma de las personas pueden ser muy variable porque son el resultado de procesos biológicos, factores ambientales y prácticas socioculturales.
Finalmente, se continúa trabajando en responder las siguientes preguntas: ¿Qué tan estable y resistente es el microbioma en un individuo en el transcurso del día y durante de su vida? ¿Qué tan similar es el microbioma entre los miembros de una familia, una comunidad y entre comunidades que viven en diferentes entornos? ¿Todos los seres humanos comparten un microbioma ”núcleo” y, de ser así, cómo se adquiere y transmite? ¿Qué afecta la diversidad genética del microbioma, y cómo ésta diversidad se afecta por los distintos estilos de vida o estados fisiológicos o fisiopatológicos?
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Referencias
Lewis, C. M., Jr, Obregón-Tito, A., Tito, R. Y., Foster, M. W., & Spicer, P. G. (2012). The Human Microbiome Project: lessons from human genomics. Trends in microbiology, 20(1), 1–4. https://doi.org/10.1016/j.tim.2011.10.004
NIH HMP Working Group, Peterson, J., Garges, S., Giovanni, M., McInnes, P., Wang, L., Schloss, J. A., Bonazzi, V., McEwen, J. E., Wetterstrand, K. A., Deal, C., Baker, C. C., Di Francesco, V., Howcroft, T. K., Karp, R. W., Lunsford, R. D., Wellington, C. R., Belachew, T., Wright, M., Giblin, C., … Guyer, M. (2009). The NIH Human Microbiome Project. Genome research, 19(12), 2317–2323. https://doi.org/10.1101/gr.096651.109
Rup L. (2012). The human microbiome project. Indian journal of microbiology, 52(3), 315. https://doi.org/10.1007/s12088-012-0304-9
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