Descifrando la sinfonía del microbioma intestinal en la salud y la enfermedad

VIENA, AUSTRIA/ DIARIO DE SALUD.- Los billones de microorganismos que habitan nuestro intestino influyen en nuestra salud, desde la digestión y el metabolismo hasta la inmunidad. 

Sin embargo, los científicos aún se esfuerzan por comprender cómo estos microbios influyen en estas importantes funciones fisiológicas, dado que la microbiota intestinal es extraordinariamente compleja, redundante y dinámica. 

Por lo tanto, las nuevas tecnologías son esenciales para el avance de la investigación sobre la microbiota. Investigadores de la Universidad de Viena han presentado estrategias eficaces para medir simultáneamente miles de proteínas microbianas y del huésped. Los hallazgos se han publicado en Nature Communications.

Mejorar la investigación futura sobre el microbioma

Los microorganismos son esenciales para la salud de los ecosistemas en todo el planeta, incluido el cuerpo humano. La secuenciación moderna del ADN ha transformado la investigación del microbioma al revelar qué microorganismos están presentes y qué funciones podrían desempeñar. Esto es similar a identificar a los músicos de una orquesta y las piezas que pueden interpretar. Sin embargo, el ADN por sí solo no nos permite saber qué pieza se está interpretando realmente.

Las proteínas aportan esta información que falta. Revelan qué funciones microbianas están activas, cómo contribuyen los distintos miembros del microbioma y, lo que es más importante, cómo responde el huésped. Siguiendo la analogía de la orquesta, las proteínas muestran no solo qué músicos están presentes, sino también qué pieza interpretan y cómo reacciona el público —el huésped—.

En este nuevo estudio, los investigadores compararon sistemáticamente cinco métodos de espectrometría de masas de última generación utilizando muestras fecales humanas. Finalmente, identificaron estrategias metodológicas que ofrecen alta sensibilidad, reproducibilidad y un profundo conocimiento funcional. Para este estudio, colaboraron investigadores del Centro de Excelencia Bruker Daltonics para Metaproteómica de la Universidad de Viena y del Laboratorio de Biología de Sistemas del Dolor (División de Farmacología y Toxicología) de la misma universidad.

«La metaproteómica nos permite observar qué hacen realmente las comunidades microbianas, en lugar de simplemente identificar qué microbios están presentes», afirma Feng Xian, primer autor del estudio. «Al identificar las estrategias analíticas más adecuadas, esperamos que la investigación futura sobre el microbioma sea más sensible, reproducible y accesible en los campos de la medicina, las ciencias ambientales y la biotecnología».

Desde los avances técnicos hasta los conocimientos clínicos

Los investigadores evaluaron si las nuevas estrategias analíticas también funcionan de manera sólida en un entorno biológicamente relevante. Midieron las proteínas microbianas y del huésped durante la progresión y la recuperación de la enfermedad, revelando cambios coordinados en las funciones microbianas junto con la respuesta reparadora del huésped. Los métodos con mejor desempeño capturaron respuestas del huésped y microbianas altamente concordantes durante el inicio y la recuperación de la inflamación intestinal, lo que demuestra que las mejoras tecnológicas pueden traducirse en información biológica sólida.

«Desarrollar mejores tecnologías es fundamental si queremos responder a las preguntas de la próxima generación en la investigación del microbioma», afirma David Gomez-Varela, director del Centro de Excelencia. «Solo escuchando la música que interpretan los microbios podemos empezar a comprender por qué el huésped responde de una manera determinada. Esto transformará nuestra comprensión del papel del microbioma en la salud humana. Ya estamos aplicando estos avances en colaboraciones clínicas internacionales para estudiar la implicación de los microbiomas en enfermedades neurológicas, metabólicas y autoinmunes».

Acerca de la metaproteómica

El campo de la metaproteómica es idóneo para medir simultáneamente miles de proteínas, tanto de microbios como de su huésped. Sin embargo, los microbiomas intestinales se encuentran entre las muestras biológicas más complejas que se conocen, ya que contienen proteínas de cientos de organismos en un enorme rango de concentración. Desde su creación en 2024, el Centro de Excelencia en Metaproteómica de la Universidad de Viena ha estado desarrollando nuevas tecnologías —desde la automatización de laboratorios y la espectrometría de masas avanzada hasta el análisis de datos basado en IA— para superar estos desafíos analíticos.

Resumen

• El microbioma intestinal no se puede comprender completamente conociendo qué microbios están presentes; los investigadores también deben determinar qué hacen analizando sus proteínas.

• La metaproteómica puede revelar la actividad microbiana midiendo miles de proteínas, pero las muestras intestinales complejas son técnicamente difíciles de analizar.

• El estudio demuestra que la elección de la estrategia de adquisición de espectrometría de masas influye notablemente en la sensibilidad, la reproducibilidad y la interpretación funcional. Los investigadores ofrecen orientación práctica para seleccionar el método más adecuado.

• Los métodos con mejor rendimiento capturaron las respuestas coordinadas del huésped y los microorganismos durante el inicio y la recuperación de la inflamación intestinal.

• Estas tecnologías proporcionan una base sólida para futuros estudios clínicos que investiguen cómo los microbiomas contribuyen a la salud y la enfermedad humanas.

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