Análisis metagenómico avanzado de la microbiota colónica humana en pacientes con trastornos gastrointestinales crónicos

Los términos "microflora" intestinal o "microbiota" se refieren al ecosistema microbiano que coloniza el tracto gastrointestinal. Los instrumentos de biología molecular desarrollados recientemente sugieren que una parte sustancial de las comunidades bacterianas dentro del intestino humano todavía tienen que ser descritas. Las bacterias intestinales juegan un papel esencial en el desarrollo y la homeostasis del sistema inmunológico. La mayoría de esta microbiota importante no se puede cultivar, lo que ha limitado significativamente nuestra comprensión de la diafonía bacteriano-huésped. Entre los métodos diseñados para acceder a la fisiología y la genética de organismos no cultivados, la metagenómica, el análisis genómico de una población de microorganismos, se ha convertido en una tecnología poderosa. La metagenómica es el estudio del contenido genómico en una mezcla compleja de microorganismos. El aislamiento directo del ADN genómico de un entorno evita el cultivo de los organismos en estudio. Los dos objetivos principales de este enfoque son desarrollar un consenso sobre qué poblaciones de microorganismos están presentes y luego identificar qué roles tiene cada microorganismo dentro de un entorno específico. Las muestras de metagenómica se encuentran en casi todas partes, incluidos varios microambientes dentro del intestino humano, muestras de suelo, ambientes extremos como minas profundas y las diversas capas dentro del océano. Por lo tanto, se cree que la diversidad de microorganismos está en el rango de cientos de millones a más de decenas de billones de especies. Uno de los microambientes más misteriosos es el tracto gastrointestinal humano que alberga más de miles de millones de especies microbianas (al menos 1014), incluidas hasta 2000 especies dominadas por bacterias anaerobias.

Muchas de las enfermedades gastrointestinales o incluso de otro tipo (metabólicas como en la obesidad o autoinmunes como en las alergias) involucran principalmente a la microbiota intestinal humana y luego, de acuerdo con cambios específicos en el equilibrio de la microbiota, se producen ciertos efectos en la motilidad intestinal (como en el síndrome del intestino irritable: SII). ), la homeostasis del sistema inmunitario GI (como en la enfermedad inflamatoria intestinal: EII) o la proliferación de células mucosas (como en el adenoma - cáncer colorrectal: CCR). Estas enfermedades crónicas afectan a todas las naciones del mundo y representan una importante carga para la salud pública. Se pueden ver entre niños, adolescentes y adultos. Actualmente no existe una cura médica para el SII, la EII o el CRC una vez que se desarrollan.

Las complejas interacciones entre factores microbianos, genéticos, inmunitarios y ambientales parecen jugar un papel importante en la patogenia del SII, la EII y el CCR. Últimamente, el SII posinfeccioso ha cobrado cada vez más atención, hasta el punto de que toda la patogenia del SII podría atribuirse a un factor desencadenante específico del desequilibrio de la microbiota. La teoría predominante es que la EII está relacionada con una barrera mucosa alterada con una respuesta inmune desregulada dirigida contra modificaciones específicas en la microbiota normal que lleva a la alteración de su equilibrio. Por lo tanto, la etiología de la EII puede conceptualizarse como una respuesta inmunológica aberrante a un componente o componentes modificados de la microbiota intestinal que potencialmente sigue a una agresión ambiental. Asimismo, el proceso de desarrollo del CCR desde la superficie mucosa normal hasta el adenoma y finalmente hasta el CCR; probablemente esté relacionado con la microbiota intestinal.

Se ha documentado que la prevalencia de estas enfermedades ha experimentado un aumento evidente en Arabia Saudita durante las últimas 3 décadas. Esto representaría un modelo único para estudiar el papel de la microbiota GIT o su metagenómica y sus modificaciones en respuesta a factores ambientales o dietéticos en esta comunidad que se urbanizó recientemente, y luego analizar sus relaciones causales con las enfermedades focales.

Aquí, proponemos realizar un análisis exhaustivo de la microbiota del tracto gastrointestinal y su contribución a la homeostasis intestinal en sujetos normales y pacientes con SII, EII y CRC mediante el uso de tecnología metagenómica de última generación. Esto se hará en una muestra de población saudí que creemos que representa un modelo único.

Nuestros objetivos específicos para este proyecto son:

• Caracterizar la composición de la microbiota (microbios y virus) de la mucosa de pacientes sauditas con SII, EII y CCR.
• Caracterizar la metagenómica GI móvil de pacientes saudíes con SII, EII y CCR.
• Compare la metagenómica de pacientes con SII, EII y CCR entre sí y con sujetos normales de la misma población.

Resultados esperados y significado de la investigación:

En total, los resultados de los objetivos 1 y 2 proporcionarán por primera vez un análisis exhaustivo y en profundidad de la microbiota asociada a la mucosa de pacientes adultos con SII, EII y CCR en la población saudita. El estudio propuesto definirá una "huella digital" de microbiota para las normas sauditas, IBS, IBD y CRC. La contribución del viroma y el metagenoma móvil en el desarrollo de estas enfermedades y/o el mantenimiento de la salud se evaluará por primera vez y, por lo tanto, tiene el potencial de revelar nuevos paradigmas. Además, el estudio del viroma y del metagenoma móvil nos ayudará a comprender las fuerzas selectivas que podrían contribuir a la alteración y evolución de la comunidad microbiota y, por tanto, podrían tener importantes implicaciones para el tratamiento de las enfermedades. Ciertamente, el trabajo propuesto aquí allanará el camino hacia futuras investigaciones basadas en hipótesis que podrían conducir al diseño de estrategias terapéuticas destinadas a manipular la comunidad microbiana.