Nueva herramienta registra y rastrea el crecimiento del microbioma

En los últimos años, el microbioma humano ha ganado una inmensa popularidad debido a su papel en la configuración de la salud. Es fundamental para el desarrollo humano, nutrición, e inmunidad. Es por eso que muchos estudios se han centrado en cómo mejorar la salud dirigiéndose o mejorando el microbioma.

Flora normal del intestino delgado - Crédito de la ilustración:Kateryna Kon / Shutterstock

Las bacterias que viven en los seres humanos no son invasoras sino colonizadoras beneficiosas. Proporcionan una amplia gama de beneficios para la salud. Cualquier alteración en el equilibrio de estas especies se ha relacionado con enfermedades autoinmunes como la artritis reumatoide, esclerosis múltiple, diabetes, fibromialgia y distrofia muscular.

Muchos estudios se han ocupado del microbioma, pero una parte de su estudio que dificulta la observación es cómo cambia la flora con el tiempo en respuesta a diferentes estímulos. En la actualidad, la mayoría de los científicos estudian el microbioma extrayendo las bacterias de muestras fecales. Desde allí, secuenciaron los genomas. Pero, Una de las limitaciones de este tipo de experimentos es que se pierde la información vital sobre los cambios en el microbioma que ocurren en el intestino. Científicos, por lo tanto, no tendrá una imagen completa de la dinámica de la flora humana.

Un equipo de investigadores del Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica de la Universidad de Harvard y la Escuela de Medicina de Harvard (HMS) ha encontrado una manera de resolver el problema. ya que fueron capaces de formular genes bacterianos que han sido diseñados para determinar y registrar los cambios que ocurren en las poblaciones bacterianas del intestino. Primero probaron la herramienta en modelos de ratones en el laboratorio con precisión unicelular. Esta nueva herramienta puede allanar el camino para diseñar una herramienta más compleja y completa que se utilizará para el diagnóstico y en la formulación de terapias novedosas.

Reloj microbioma

Publicado en la revista Nature Communications, el estudio muestra cómo el nuevo algoritmo puede detectar y rastrear los cambios que ocurren en las poblaciones de flora intestinal. El sistema utiliza un circuito genético oscilante, apodado como un represor, que es un tipo de reloj genético que se utiliza para medir y calibrar el crecimiento bacteriano.

Contiene tres genes bacterianos que se utilizan para codificar tres proteínas, a saber, las proteínas Tet Repressor, lacl, y cl. Estas proteínas bloquean la expresión de una de las otras proteínas. En el ciclo los genes están ligados o conectados en un circuito de retroalimentación negativa; donde cuando una de las concentraciones de proteínas represoras cae por debajo de lo normal, se expresará la proteína reprimida. Por eso, bloquea la expresión de la tercera proteína, y el ciclo continúa.

Entonces, cuando los científicos introducen los genes en las bacterias, los números del ciclo del ciclo de retroalimentación negativa que se completan pueden convertirse en un registro de la tasa de mitosis o cuántas divisiones celulares han completado las bacterias, más como un reloj o un temporizador.
"Imagínese si tuviera dos personas usando dos relojes diferentes, y el segundero del reloj de una persona se movía dos veces más rápido que la otra. Si detuvo ambos relojes después de una hora, no se pondrían de acuerdo sobre la hora que era, porque su medición del tiempo varía según la velocidad del movimiento de la manecilla de segundos. A diferencia de, nuestro represor es como un reloj que siempre se mueve a la misma velocidad, así que no importa cuántas personas diferentes usen uno, todos darán una medición coherente del tiempo. Esta cualidad nos permite estudiar el comportamiento de las bacterias en el intestino con mayor precisión, ”David Riglar del Wyss Institute y el Imperial College London, dijo.

Para crear el temporizador, los investigadores asociaron cada una de las tres proteínas represoras a una molécula fluorescente. Hicieron los ANILLOS (Inferencia de crecimiento basada en represores a nivel de una sola célula), que es un flujo de trabajo de imágenes que puede rastrear o registrar la proteína específica que se expresa en varios puntos de tiempo durante el crecimiento de la bacteria.

Con el uso de ANILLOS, los investigadores pudieron registrar con éxito el número de mitosis o divisiones celulares en muchas especies bacterianas. La nueva herramienta ha ayudado a resolver un problema en particular y, al mismo tiempo, proporcionar una plataforma que pueda ayudar a estudiar más el microbioma intestinal. También, puede abrir la puerta a nuevas terapias y nuevas pruebas de diagnóstico que pueden ayudar a frenar diversas enfermedades asociadas con el desequilibrio del microbioma intestinal o la disbiosis.

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