Cr\u00e9dito: CC0 Public Domain <\/p>\n
Todos los d\u00edas, los miles de millones de bacterias que habitan en su sistema digestivo cambian; los alimentos que come, los medicamentos que toma y los g\u00e9rmenes a los que est\u00e1 expuesto hacen que algunas bacterias prosperen m\u00e1s que otras. Los cient\u00edficos saben que este equilibrio en constante cambio de los microbios intestinales est\u00e1 relacionado con la salud y la enfermedad, pero se han esforzado por precisar qu\u00e9 hace que un equilibrio microbiano sea mejor que otro. <\/p>\n
Durante la \u00faltima d\u00e9cada, los cient\u00edficos generalmente han descrito el microbioma de una persona, la colecci\u00f3n de microbios que se encuentran en el intestino humano, caracterizando qu\u00e9 especies de bacterias est\u00e1n presentes y en qu\u00e9 cantidades. Ahora, un grupo de investigadores dirigido por Katie Pollard, Ph.D., en Gladstone Institutes ha publicado dos nuevos estudios que sugieren que monitorear las cepas de bacterias, y no solo las especies, puede brindar mejores conocimientos sobre el microbioma.<\/p>\n
Bacterial Las cepas son un poco como las razas de perros o las variedades de tomate, partes de la misma especie, pero distintas entre s\u00ed.<\/p>\n
\u00abCreo que los investigadores se han perdido mucha informaci\u00f3n al centrarse \u00fanicamente en las especies de microbios\u00bb, dice Pollard, director del Instituto Gladstone de Ciencia de Datos y Biotecnolog\u00eda y autor principal de los dos estudios. \u00abCuando adoptamos un enfoque m\u00e1s detallado y observamos las cepas de bacterias, predigo que comenzaremos a encontrar v\u00ednculos causales entre el microbioma y las enfermedades\u00bb.<\/p>\n
En un estudio publicado en la revista Nature Biotecnolog\u00eda, el laboratorio de Pollard trabaj\u00f3 con Stephen Nayfach, Ph.D., cient\u00edfico investigador del Instituto Conjunto del Genoma del Departamento de Energ\u00eda de EE. UU., para desarrollar un nuevo m\u00e9todo computacional para analizar las cepas de bacterias presentes en una muestra de microbioma de manera mucho m\u00e1s r\u00e1pida y econ\u00f3mica que tecnolog\u00edas existentes. El nuevo enfoque, dice Pollard, permitir\u00e1 a los investigadores realizar an\u00e1lisis m\u00e1s grandes y precisos del microbioma que nunca antes.<\/p>\n
En un art\u00edculo separado publicado en l\u00ednea en Genome Research, Pollard colabor\u00f3 con los laboratorios de Benjamin Good , Ph.D., y Michael Snyder, Ph.D., en la Universidad de Stanford para rastrear las cepas de bacterias presentes en el microbioma de una persona en 19 puntos de tiempo diferentes durante un per\u00edodo de 5 meses, incluso antes y despu\u00e9s de un curso de antibi\u00f3ticos. Descubrieron que, en algunos casos, la abundancia de una especie de bacteria permaneci\u00f3 constante entre los puntos de tiempo, pero las cepas dentro de esa especie cambiaron dr\u00e1sticamente.<\/p>\n
Hacer que los microbiomas sean significativos<\/p>\n
Dentro de su intestino , las bacterias probablemente hacen algo m\u00e1s que digerir la comida. De hecho, los estudios han demostrado que las personas con enfermedades tan diversas como la enfermedad inflamatoria intestinal, el asma, el autismo, la diabetes y el c\u00e1ncer tienen diferentes bacterias en sus sistemas digestivos en comparaci\u00f3n con las personas sanas. Pero hasta ahora han surgido pocos tratamientos dirigidos al microbioma a partir de estas observaciones.<\/p>\n
Dado que cada bacteria tiene su propio c\u00f3digo gen\u00e9tico, los cient\u00edficos conf\u00edan en la secuenciaci\u00f3n del ADN para descubrir qu\u00e9 bacterias habitan en el microbioma de una persona determinada. Pero analizar las secuencias de ADN es dif\u00edcil debido al tama\u00f1o y la complejidad de los datos. Aunque los investigadores pueden usar los m\u00e9todos existentes para determinar qu\u00e9 especies est\u00e1n presentes, estos solo brindan una imagen parcial de la diversidad y funci\u00f3n del microbioma. Esto se debe a que las diferentes cepas en una sola especie de bacteria pueden albergar diferencias gen\u00e9ticas significativas, que a menudo son lo suficientemente grandes como para inducir comportamientos diferentes.<\/p>\n
Hasta ahora, identificar diferencias gen\u00e9ticas en una muestra de microbioma ha requerido computaci\u00f3n de alto rendimiento. energ\u00eda y almacenamiento en la nube, algo que no est\u00e1 disponible para la mayor\u00eda de los laboratorios. Los investigadores tuvieron que comparar millones de fragmentos de ADN de los genomas de miles de bacterias presentes en el microbioma con una base de datos con las secuencias de todos los microorganismos conocidos, utilizando una t\u00e9cnica conocida como alineaci\u00f3n de secuencias.<\/p>\n
\u00abLos algoritmos para analizar Se desarrollaron secuencias gen\u00e9ticas para genomas humanos\u00bb, dice Pollard, quien tambi\u00e9n es profesor en UC San Francisco e investigador de Chan Zuckerberg Biohub. \u00abFuncionan muy bien para el desaf\u00edo de secuenciar el genoma de un solo organismo, pero no para nuestros prop\u00f3sitos de secuenciar los genomas de miles de organismos desconocidos a la vez\u00bb.<\/p>\n
Pollard y sus colegas sab\u00edan que largas extensiones de secuencias gen\u00f3micas son comunes entre muchas especies o cepas bacterianas. Por lo tanto, estas secuencias no se pueden usar para ayudar a identificar una cepa bacteriana espec\u00edfica. Inspir\u00e1ndose en enfoques que analizan solo las regiones m\u00e1s variables del genoma humano, el equipo se dispuso a encontrar la cantidad m\u00ednima de informaci\u00f3n de secuencia que necesitar\u00edan seleccionar de los datos del microbioma para identificar qu\u00e9 cepas conten\u00eda.<\/p>\n
Los investigadores analizaron m\u00e1s de 100 000 genomas disponibles p\u00fablicamente y de alta calidad de aproximadamente 900 especies bacterianas que se encuentran com\u00fanmente en el intestino humano. Descubrieron 104 millones de cadenas cortas de ADN en los genomas bacterianos que var\u00edan con mayor frecuencia entre las cepas de bacterias. Luego, usaron esta informaci\u00f3n para dise\u00f1ar un nuevo algoritmo, denominado GenoTyper for Prokaryotes (GT-Pro), que busca en los datos de la secuencia del microbioma coincidencias exactas con las cadenas clave que act\u00faan como identificadores de las cepas bacterianas. A diferencia de los m\u00e9todos de alineaci\u00f3n de secuencias anteriores, GT-Pro cabe en la memoria de una computadora port\u00e1til y no requiere computaci\u00f3n de alto rendimiento ni cr\u00e9ditos en la nube.<\/p>\n
\u00abCon la explosi\u00f3n de genomas reci\u00e9n secuenciados del microbioma intestinal y otros ambientes, ahora podemos crear mapas gen\u00e9ticos detallados para miles de especies bacterianas\u00bb, dice Nayfach. \u00abNuestro enfoque aprovecha esta informaci\u00f3n previa para identificar de forma r\u00e1pida y completa las variantes gen\u00e9ticas en una muestra de microbioma sin realizar alineaciones de secuencias que consumen mucho tiempo\u00bb.<\/p>\n
El campo de investigaci\u00f3n se ha visto limitado anteriormente por el hecho de que solo unos pocos laboratorios en todo el mundo tienen el dinero o el hardware inform\u00e1tico para analizar los datos del microbioma en la resoluci\u00f3n de las cepas.<\/p>\n
\u00abNuestro nuevo algoritmo abre la puerta para que todos puedan alcanzar este nivel de resoluci\u00f3n en una computadora personal\u00bb. dice Pollard.<\/p>\n
Antes y despu\u00e9s de los antibi\u00f3ticos<\/p>\n
Una de las preguntas que los investigadores del microbioma se han esforzado por responder en los \u00faltimos a\u00f1os es cu\u00e1nto cambia el microbioma en el cuerpo de una persona con el tiempo. Esta pregunta se ha abordado a nivel de especie; Los cient\u00edficos han rastreado c\u00f3mo cambia la composici\u00f3n de especies de los microbiomas de las personas junto con la dieta, las enfermedades o los cambios ambientales. Pero los resultados no han podido explicar c\u00f3mo el microbioma adquiere nuevas funciones, como la resistencia a los antibi\u00f3ticos o la capacidad de inactivar los medicamentos de quimioterapia, cuando la composici\u00f3n de especies permanece estable mes a mes.<\/p>\n
Pollard y sus colegas quer\u00edan profundizar en esta pregunta a un nivel m\u00e1s profundo, analizando c\u00f3mo las cepas de bacterias, en lugar de solo las especies, cambian con el tiempo. Reutilizaron un m\u00e9todo dise\u00f1ado para secuenciar c\u00e9lulas humanas individuales y lo usaron para codificar mol\u00e9culas de ADN bacteriano. Esto permiti\u00f3 al grupo rastrear cepas individuales de bacterias en una persona durante un estudio de 5 meses.<\/p>\n
El equipo secuenci\u00f3 el microbioma de una persona sana aproximadamente una vez por semana durante 5 meses. Durante ese per\u00edodo de tiempo, el sujeto fue sorprendentemente diagnosticado con la enfermedad de Lyme y recibi\u00f3 un tratamiento de dos semanas con antibi\u00f3ticos conocidos por eliminar muchas especies de bacterias, incluidas las que viven en el intestino humano.<\/p>\n
\u00abLo que asumimos es que muchos microbios se volver\u00edan menos abundantes con los antibi\u00f3ticos y luego se recuperar\u00edan, pero el microbioma al final se parecer\u00eda m\u00e1s o menos al microbioma al principio\u00bb, dice Good, profesor asistente de f\u00edsica aplicada en Stanford.<\/p>\n
En algunos casos, esto fue cierto, ciertas especies y cepas de microbios fueron notablemente resistentes, presentes con genomas casi sin cambios al comienzo y al final del per\u00edodo de 5 meses. Pero en otros casos, las cepas presentes despu\u00e9s de los antibi\u00f3ticos eran gen\u00e9ticamente diferentes a las del principio, aunque la abundancia de las especies no cambi\u00f3. Es importante destacar que estas diferencias se habr\u00edan pasado por alto si el equipo solo hubiera analizado las especies presentes en cada muestra de microbioma.<\/p>\n
Aunque el algoritmo GT-Pro a\u00fan no estaba disponible para usarse en este estudio, Pollard dice que lo har\u00eda hacer que estudios futuros similares sean mucho m\u00e1s f\u00e1ciles y baratos de realizar.<\/p>\n
Trazando un nuevo camino para los estudios de microbiomas<\/p>\n
Las bacterias en su cuerpo son como una jungla, un ecosistema vivo y cambiante con organismos que coexisten en un balance delicado. Al mirar im\u00e1genes satelitales desde arriba, los ecologistas pueden monitorear los cambios m\u00e1s profundos y dr\u00e1sticos en una jungla, pero se perder\u00e1n las complejidades m\u00e1s sutiles que dan forma al medio ambiente.<\/p>\n
Del mismo modo, aquellos que estudian el microbioma por observar c\u00f3mo cambian las especies ha obtenido una vista de alto nivel de la red y solo ha visto las conexiones m\u00e1s obvias con la salud y la enfermedad. Pero con GT-Pro y una nueva visi\u00f3n de las cepas de microbios, dice Pollard, se har\u00e1n evidentes nuevos v\u00ednculos.<\/p>\n
\u00abTodav\u00eda queda mucho trabajo por hacer para comprender las consecuencias funcionales de las diferencias en el microbioma, \u00ab, dice Pollard. \u00abPero hasta ahora, no ten\u00edamos las herramientas de medici\u00f3n adecuadas para hacer estas preguntas y ahora las tenemos\u00bb. <\/p>\n
Explore m\u00e1s<\/p>\n
Mapeo del microbioma intestinal para comprender mejor su papel en la obesidad M\u00e1s informaci\u00f3n:<\/strong> Stephen Nayfach, Metagenotipificaci\u00f3n r\u00e1pida y precisa del microbioma intestinal humano con GT-Pro, Nature Biotechnology ( 2021). DOI: 10.1038\/s41587-021-01102-3<\/p>\n Morteza Roodgar et al, La secuenciaci\u00f3n de lectura enlazada longitudinal revela respuestas ecol\u00f3gicas y evolutivas de un microbioma intestinal humano durante el tratamiento con antibi\u00f3ticos, Genome Research (2021). DOI: 10.1101\/gr.265058.120 Informaci\u00f3n de la revista:<\/strong> Nature Biotechnology , Genome Research <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Cr\u00e9dito: CC0 Public Domain Todos los d\u00edas, los miles de millones de bacterias que habitan en su sistema digestivo cambian; los alimentos que come, los medicamentos que toma y los g\u00e9rmenes a los que est\u00e1 expuesto hacen que algunas bacterias prosperen m\u00e1s que otras. Los cient\u00edficos saben que este equilibrio en constante cambio de los … Continuar leyendo \u00abLas cepas, no las especies, de microbios intestinales son la clave para la salud y la enfermedad\u00bb<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-3866","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-general"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3866","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=3866"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/3866\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=3866"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=3866"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.biblia.work\/articulos-salud\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=3866"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}