El microbioma: la comunidad de microorganismos que viaja siempre contigo

El microbioma  humano es el conjunto de microorganismos,  que conviven en el cuerpo humano. Formado por eucariotas, arqueas, bacterias y virus acumula una cantidad de 100 billones de microorganismos que representan alrededor del 2 al 3% del peso total del cuerpo humano. También ha sido llamado «el órgano perdido» y «el genoma extendido»¹ ya que cumple funciones vitales como ser la  regulación de la expresión de genes,  la prevención de enfermedades, la absorción de ciertos nutrientes no sintetizables por el cuerpo humano  y  la regulación del sistema inmune.

La coevolución con el microbioma ha desarrollado complejos ecosistemas adaptados para regular implacablemente la fisiología del cuerpo humano².

Muchos son los estudios que investigan el impacto del microbioma en la salud y que han demostrado que la disbiosis, cambios en el equilibrio del microbioma, está fuertemente asociada a numerosas enfermedades, incluyendo enfermedad inflamatoria intestinal, esclerosis múltiple, diabetes (tipos 1 y 2), alergias, asma, autismo y cáncer, entre otras. El estudio de microbiomas de poblaciones sanas, es un primer paso esencial para identificar y corregir configuraciones microbianas implicadas en  enfermedades². Esto permite establecer niveles de referencia para el estudio del efecto y monitorización de intervenciones y tratamientos.

Imagen: Ilustración del microbioma humano.

Se denomina metagenoma al conjunto de genomas presentes en un microbioma, y la metagenómica es la disciplina que lo estudia. Se basa  en secuenciar el ADN microbiano que hay en una muestra, sin necesidad de aislar y cultivar cada una de las especies que la componen, para determinar la biodiversidad existente en la comunidad microbiana presente en dicha muestra y las interacciones entre los diferentes organismos que la componen. Para ello, se puede o bien secuenciar el genoma completo de forma conjunta o secuenciar de forma más dirigida, por ejemplo al gen de bacterias 16S.

El principal gran avance que ha permitido la metagenómica es explorar el microbioma sin depender del cultivo de sus microorganismos, por lo tanto accediendo a la diversidad microbiana no cultivable, que hasta el momento no habían podido ser analizadas. Por esta razón, ahora se pueden saber sus características, funciones y relaciones con otros seres vivos³. Durante la última década se ha producido un boom en el uso de la metagenómica, demostrando que existe una compleja  variabilidad y diversidad entre microbiomas de individuos sanos. El estudio de esta diversidad se remonta, al menos, a los años 1960, continuando a través del Proyecto de Microbioma Humano y más allá, desde el uso del cultivo clásico a las actuales tecnologías de secuenciación masiva que permiten la exploración directa mediante el análisis del DNA.

En la actualidad se está produciendo una revolución en nuestra comprensión del microbioma. Hace una década, se sabía muy poco del inventario de microorganismos que habitan diferentes partes del cuerpo humano, cómo se ensamblan en comunidades de diversos niveles de complejidad, y cómo se relacionan con microbiomas en otras especies.

El Proyecto Microbioma Humano (PMH) constituye el mayor hito en la historia del estudio del microbioma. Surgió como una iniciativa del Instituto Nacional de Salud (NIH), Estados Unidos, con el objetivo de la identificación y caracterización de los microorganismos que se encuentran asociados a humanos, tanto en la salud como en la enfermedad. El fin último de éste era probar cómo los cambios en el microbioma humano están asociados con la salud o enfermedad humana⁴. Este proyecto estableció las pautas básicas de análisis a la hora de abordar el análisis del microbioma humano.

La caracterización de los diversos ambientes microbianos ha permitido establecer un catálogo de especies biomarcadoras vinculados a características de cada individuo. De este modo es posible identificar características que distingan ampliamente los microbiomas saludables de los no saludables, contribuyendo el diagnóstico de enfermedades relacionadas con este y podría potencialmente proporcionar nuevos medios para prevenir la aparición de enfermedades o mejorar el pronóstico. Durante el PMH se analizaron un total de 4.788 muestras procedentes de 242 donantes asintomáticos, y los investigadores pudieron concluir que hay una independencia microbiana entre las diferentes partes del cuerpo humano, pero que, a su vez, existen comunidades conservadas y especificas del hospedador.

Microbioma humano y subtipos según la zona corporal. Morgan et al. 2013 (doi-10.1016j.tig_.2012.09.005).

Cabe mencionar que no solo los seres humanos coexisten con su microbioma sino que también lo hacen los animales y las plantas. También los suelos, los océanos e incluso los edificios tienen un microbioma asociado. En este sentido el estudio de las comunidades  microbianas del suelo, especialmente de aquellas que interactúan con las plantas, nos puede acercar a mejoras agronómicas en nuestros campos en condiciones de interacción con los factores ambientales⁵.

Las preguntas que nos formulamos alrededor del impacto del microbioma tanto en salud humana como en aspectos agroalimentarios y ecológicos se pueden responder gracias al uso actual de metagenómica y bioinformática. La era de las tecnologías -ómicas nos permitirá romper muchas barreras de desconocimiento hasta el momento.

1. Coronel, Roberto I. Ramírez García / José Manuel Segovia. «El microbioma humano – Revista ¿Cómo ves? – Dirección General de Divulgación de la Ciencia de la UNAM». www.comoves.unam.mx.

2. Lloyd-Price J, Abu-Ali G, Huttenhower C. The healthy human microbiome. Genome Med. 2016 Apr 27;8(1):51. doi: 10.1186/s13073-016-0307-y. PMID: 27122046; PMCID: PMC4848870.

3. Davenport ER, Sanders JG, Song SJ, Amato KR, Clark AG, Knight R. The human microbiome in evolution. BMC Biol. 2017 Dec 27;15(1):127. doi: 10.1186/s12915-017-0454-7. PMID: 29282061; PMCID: PMC5744394.

4. Data Analysis and Coordination Center (DACC) for the Human Microbiome Project (HMP). hmpdacc.org/hmp

5. ERICE, P. BONINI, V. CIRINO, G. COLLA Y M. RUZZI. Influencia del microbioma del suelo en el rendimiento del cultivo de pimiento. Phytoma. 2019 May