Los resultados de la investigación, publicada en ‘enfermedades’, permiten un mejor seguimiento clínico de la progresión en distintas enfermedades
El microbioma intestinal humano es un ecosistema complejo formado por billones de microorganismos, esencial para la salud. Sus desequilibrios, o disbiosis, se han relacionado con trastornos tan diversos como la enfermedad inflamatoria intestinal, la infección por Clostridioides difficile, el síndrome del intestino irritable y el cáncer colorrectal. Sin embargo, sigue existiendo un problema importante: aún no hay una forma universalmente fiable de medir la disbiosis. Muchos indicadores propuestos dependen del tipo de pacientes estudiados, del país o del centro sanitario, del nivel de detalle con el que se identifican los microorganismos o del método de análisis utilizado, y por eso a menudo no se reproducen igual entre estudios.
Un trabajo liderado por científicos de la Universidad de Granada, y realizado en colaboración con un equipo internacional de microbiólogos, ecólogos y médicos de universidades prestigiosas como Princeton y Rutgers, presenta un marcador práctico basado en un modelo físico-matemático del ecosistema de microorganismos del intestino humano. El objetivo es ayudar a que la investigación del microbioma pase de describir qué microbios hay en una comunidad, a disponer de indicadores robustos con utilidad clínica. La investigación se ha publicado en la revista Science.
Para abordar este reto, los investigadores construyeron un modelo computacional en el que las interacciones entre microbios aparecen de manera natural a partir de procesos ecológicos básicos: la competencia por recursos compartidos y la alimentación cruzada, cuando unas especies se benefician de los productos metabólicos de otras. Mediante técnicas de Física, Matemáticas y simulaciones por ordenador, el modelo reproduce patrones generales que se observan en comunidades intestinales reales y muestra la aparición de dos estados ecológicos distintos, comparables a microbiomas sanos y microbiomas con disbiosis.
Un resultado clave es que estos estados no se diferencian solo por qué microbios están presentes, sino por cómo se organizan sus interacciones, es decir, por la red de sus contactos. En el estado saludable predominan interacciones competitivas (negativas), mientras que en la disbiosis aparecen consorcios muy conectados de interacciones positivas basadas en alimentación cruzada. A partir de esta idea, el equipo propuso un indicador sencillo de calcular a partir de datos metagenómicos: el Ecological Network Balance Index (ENBI), que mide el balance entre interacciones positivas y negativas dentro de la comunidad microbiana.
Al aplicarlo a datos reales de enfermedad inflamatoria intestinal, síndrome del intestino irritable, infección por Clostridioides difficile y cáncer colorrectal, el ENBI separó de forma fiable a personas sanas de personas con enfermedad: en todos los casos, las comunidades asociadas a enfermedad mostraron valores más altos del índice. Además, el resultado se mantuvo estable cuando cambiaban aspectos como el tamaño de la muestra analizada, el lugar de procedencia de los datos, el nivel de detalle taxonómico o el método de perfilado, un punto especialmente importante para facilitar su uso comparativo entre estudios.
En conjunto, estos hallazgos abren vías prometedoras para desarrollar herramientas de diagnóstico y de detección temprana basadas en el microbioma, con aplicaciones potenciales en el seguimiento de la disbiosis y en la identificación precoz de situaciones de riesgo.
Enlace a la publicación en Science:
Imbalance in gut microbial interactions as a marker of health and disease. Science
