Cómo pueden afectar las bacteriocinas al microbioma intestinal
El microbioma intestinal humano es una comunidad compleja, poblada por una amplia variedad de microorganismos, muchos de los cuales repercuten de forma directa en nuestra salud y bienestar general. «Este claro vínculo entre el microbioma y la salud ha conllevado la necesidad urgente de desarrollar herramientas que se puedan emplear para configurar de forma predecible la microbiota intestinal», afirma Natalia Ríos Colombo, investigadora del University College de Cork y beneficiaria de una beca Marie Skłodowska-Curie. Una de estas herramientas consiste en introducir bacteriocinas, péptidos antimicrobianos producidos por una gran variedad de bacterias que eliminan otros tipos de bacterias. «Las bacteriocinas son moduladores naturales del microbioma humano, una de las razones por las que están ganando interés como posibles herramientas de edición del microbioma», explica Colin Hill, catedrático de Seguridad Microbiológica de los Alimentos en la Facultad de Microbiología del University College de Cork. Gracias al apoyo del proyecto BIOMA, financiado con fondos europeos, Colombo, bajo la supervisión de Hill, se propuso comprender mejor el papel que desempeñan las bacteriocinas a la hora de determinar la composición y la funcionalidad general del microbioma intestinal.
El efecto de las bacteriocinas
En primer lugar, Colombo creó cepas idénticas de bacterias que producen o no bacteriocinas que, a continuación, introdujo en comunidades estables artificiales. «A partir de ahí, nos sentamos a esperar para ver el efecto, si es que lo había, y si podíamos predecir cuál podría ser ese efecto», agrega Hill. Los investigadores descubrieron que la introducción de cepas productoras de bacteriocinas afectaba a la composición general del microbioma. Según Colombo, el efecto más patente se produjo en los microbios sensibles a bacteriocinas. Sin embargo, también observó algunos efectos inespecíficos, como cuando una bacteriocina recién introducida mata a la cepa bacteriana A, que ya estaba produciendo una bacteriocina diferente dirigida a la cepa bacteriana B. «En este caso, la bacteriocina introducida provocó una disminución esperada en la cepa A, pero también un aumento en la cepa B, que sería inesperado si no se conociera la segunda bacteriocina», señala Colombo.
Modelos matemáticos que predicen el efecto de las bacteriocinas en la composición del microbioma
Durante el proyecto no solo se corroboró el efecto de las bacteriocinas en la composición del microbioma, sino que los investigadores también descubrieron que es posible predecir ese efecto con modelos matemáticos sencillos. Si bien en un principio este proceso de modelización matemática no formaba parte del plan del proyecto BIOMA, resultó ser uno de sus principales resultados. «Natalia buscó el asesoramiento de matemáticos y desarrolló ella misma el modelo, lo que nos permitió predecir el resultado de un experimento complejo y, después, observalo en la realidad», explica Hill. Esta capacidad de predecir resultados es crucial, dado que siempre que se introduce algo para intentar acabar con una cepa objetivo habrá consecuencias. «Con suficiente información básica, deberíamos poder predecir cualquier efecto secundario e inesperado y tomar medidas para asegurarnos de que no hacemos más mal que bien», afirma Colombo.
Ajustar la composición del microbioma
Aunque el proyecto BIOMA ya ha concluido, la necesidad de seguir comprendiendo las factores que configuran los microbiomas y su funcionalidad aún está ahí. Por ello, el equipo de investigación estudia actualmente la posibilidad de diseñar intervenciones que permitan manipular de forma predeterminada microbiomas a fin de aportar beneficios a la salud. «Necesitamos métodos que permitan configurar de forma predecible los microbiomas. No cabe duda de que el proyecto BIOMA nos ha proporcionado algunas herramientas interesantes para lograrlo», concluye Hill.
Palabras clave
BIOMA, microbioma intestinal, salud, bacteriocinas, microbiota, bacterias, modelos matemáticos