Una de las grandes preguntas de la medicina y del público en general es por qué un mismo patógeno puede afectar de manera diferente a las personas, al punto que en algunos casos esas variaciones pueden significar la frontera entre la vida y la muerte. Durante la pandemia de Covid, con una enorme cantidad de casos leves y muchos otros graves y mortales, esa dicotomía quedó más en evidencia que nunca.
Investigadores del Instituto Weizmann de Ciencias, en Israel, buscaron una manera de responder esa pregunta. En realidad, encontraron un método que puede llevarlos tanto a posibles explicaciones sobre esa cuestión sanitaria en particular como sobre otras vinculadas al terreno nutricional. Simplemente porque el camino elegido parece encarnar científicamente la frase “dime lo que comes y te diré qué salud tienes”.
Los expertos del Weizmann, de alguna manera, le ha dado “voz” a un reservorio clave en esta pesquisa: el intestino. En un estudio que acaba de publicarse en la revista Cell, presentaron un método que puede identificar simultáneamente, mediante análisis de una muestra de materia fecal, todas las proteínas del intestino, incluidas las de los alimentos, las del propio cuerpo de la persona y las del microbioma intestinal.
El método, según explicaron, permite decodificar las interacciones entre estas proteínas con una precisión y resolución sin precedentes. El microbioma fue el punto de partida de la investigación, codirigida por Rafael Valdés-Mas, Avner Leshem y Danping Zheng, del laboratorio del profesor Eran Elinav.
“Queríamos ir más allá de la secuenciación del ADN, el método habitual para estudiar el microbioma”, afirma Elinav, del Departamento de Inmunología de Sistemas de Weizmann. “El ADN puede decirnos qué bacterias están presentes en el intestino y señalar su actividad potencial. Las proteínas bacterianas, por el contrario, pueden revelar directamente si estas bacterias están activas, qué actividad realizan y cómo su función afecta al cuerpo humano en la salud y la enfermedad”.
“Los aproximadamente 20.000 genes productores de proteínas del genoma humano, por ejemplo, dan lugar a millones de variaciones de proteínas; identificarlos utilizando bases de datos de proteínas existentes puede resultar complicado y llevar mucho tiempo”, explicaron los investigadores. El nuevo método del Instituto Weizmann aborda ese desafío, en parte combinando la secuenciación de ADN y la espectrometría de masas para generar un mapa de proteínas más pequeño y personalizado para el paciente.
El método, denominado IPHOMED (abreviatura de Proteogenómica Integrada del HOst, MicrobiomE y Dieta), permite decodificar la totalidad de la actividad del microbioma al mostrar qué proteínas en una muestra de heces provienen de qué cepas bacterianas y en qué cantidades. Además, identifica las proteínas secretadas por el intestino humano en respuesta a señales provenientes del microbioma. En conjunto, las proteínas de estas dos fuentes generan un atlas de la comunicación del cuerpo con el microbioma, por ejemplo, durante la exposición a bacterias que causan enfermedades o a antibióticos.
Así, los investigadores de Weizmann descubrieron que el intestino humano puede secretar docenas de péptidos antimicrobianos previamente desconocidos que actúan como antibióticos naturales, matando algunas de las bacterias del microbioma y, en última instancia, dando forma a su composición. Este hallazgo podría ayudar a explicar por qué la composición del microbioma de cada persona es única, lo que lleva a diferencias en la susceptibilidad a las enfermedades.
Cuando los investigadores pensaron que habían terminado de desarrollar el método, pudieron identificar el 97 por ciento de las proteínas en cada muestra de heces. El hecho de no caracterizar el restante 3 por ciento los desconcertó. Luego, lograron aclarar que esa parte no se originaba ni en el microbioma ni en los tejidos del cuerpo: procedían de los alimentos.
Esta revelación sugirió que el método Weizmann podía satisfacer una segunda necesidad, en este caso nutricional y de larga data: proporcionar un medio no invasivo para revelar los detalles exactos de la dieta de una persona. El equipo creó entonces una base de datos de proteínas que se encuentran en cientos de alimentos e identificó las que son únicas de cada alimento. Eso permitió conocer con una precisión sin precedentes, a partir de muestras de heces, lo que la gente había comido.
Por ejemplo, cuando se aplicó a muestras recolectadas de dos grupos de voluntarios sanos, uno en Alemania y el otro en Israel, el método identificó un nivel similar de consumo de trigo en ambas poblaciones, pero sólo las muestras alemanas tenían grandes cantidades de proteínas de carne de cerdo; por el contrario, la mayoría de las proteínas cárnicas de las muestras israelíes procedían de aves de corral.
En uno de los experimentos realizados por el equipo, se pidió a los voluntarios que consumieran un repertorio cambiante de alimentos, incluido maní, en días designados. El método no sólo determinó con precisión cuándo se comían estos alimentos, sino que era tan sensible que podía indicar un consumo de tan solo cinco maníes por día.
Huellas de la dieta
En otro experimento, los investigadores pudieron rastrear con precisión los cambios en la dieta de personas con enfermedades gastrointestinales. En un caso, el método identificó correctamente a un niño con enfermedad celíaca recién diagnosticada que no había seguido la dieta sin gluten prescrita.
Según Elinav, “el método tradicional de seguimiento de la dieta, el autoinforme, es notoriamente inexacto. Saber con mayor precisión y detalle lo que come la gente, incluso cuando su comida es compleja y se compone de múltiples ingredientes, puede ayudar a establecer cuáles de los muchos componentes de una comida son beneficiosos para la salud y cuáles son problemáticos”.
Para explorar el uso de su nuevo método en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades, los científicos lo aplicaron a muestras de heces de pacientes con enfermedad inflamatoria intestinal, que se caracteriza por una inflamación grave en el intestino delgado que se ve afectada por la dieta y el microbioma.
El análisis de muestras de participantes del estudio (israelíes, alemanes y estadounidenses) permitió saber, con gran detalle molecular, las interacciones alteradas entre el intestino humano y el microbioma intestinal que impulsan los orígenes de esta enfermedad. El estudio condujo al descubrimiento de docenas de nuevas proteínas que podrían servir como posibles objetivos futuros para fármacos destinados a tratar esta enfermedad actualmente incurable.
Los investigadores también identificaron proteínas humanas y bacterianas que, utilizadas juntas, podrían convertirse en nuevos biomarcadores para diagnosticar el tipo de enfermedad, evaluar su gravedad y seguir su progreso. “Estas nuevas sondas prometen superar a la calprotectina, el único biomarcador clínicamente aprobado para la enfermedad inflamatoria intestinal”, aseguraron.
“En conjunto, las proteínas de los intestinos son las ‘palabras’ que algún día nos permitirán escuchar exactamente lo que nuestros intestinos nos dicen y así aprender a brindarles exactamente la ayuda que necesitan”, dice Elinav. Y concluye: “Esta capacidad ayudará a los investigadores a diseñar intervenciones médicas y nutricionales personalizadas para una amplia variedad de trastornos, en particular aquellos afectados por el microbioma, incluidas enfermedades inflamatorias, metabólicas, malignas y neurodegenerativas”.
PS