Los científicos más utilizados para el estudio de las comunidades de bacterias que viven en ambientes naturales como ríos y los suelos están ayudando a transformar la comprensión de los médicos de una enfermedad que amenaza la vida, y en última instancia, podría arrojar luz sobre muchos otros problemas de salud también.
Llevar a los métodos de la ecología microbiana para influir en las infecciones pulmonares en personas con fibrosis quística (FQ) puede aportar datos que mejorará radicalmente sus vidas y ayudarles a sobrevivir más tiempo. La idea es que tenemos que mirar a las bacterias que infestan los pulmones de los pacientes no como una sola fuerza invasora homogéneo, sino como todo un ecosistema de especies diferentes que interactúan entre sí y que habitan en diversos nichos. «Nuestro punto de partida es mirar a los pulmones de pacientes con fibrosis quística como una comunidad de funcionamiento ecológico», dice el Dr. Christopher van der Gast, un ecólogo microbiano en el Centro de NERC de Ecología e Hidrología (CEH), que está trabajando con investigadores médicos sobre el tema.
«Hemos encontrado que un pulmón de la FQ es un ecosistema más diverso y complejo de lo que se creía, que contiene cientos de singulares especies bacterianas. Le dio una breve charla acerca de los progresos realizados hasta el momento en la reunión anual de la sociedad ecológica británica de Birmingham, el martes. Esta colaboración interdisciplinaria entre investigadores de campos muy diversos ya está dando lugar a nuevos hallazgos interesantes. Por ejemplo, resulta que a medida que disminuye la función pulmonar del paciente, la diversidad de la comunidad microbiana en los pulmones también se reduce.
Es posible que este último está causando la primera, según van der Gast. En última instancia esto podría apuntar a formas de ayudar a los pacientes por ser capaz de predecir empeoramiento de la enfermedad mediante el uso de las comunidades bacterianas como marcador para el estado de la enfermedad. «Nos gustaría ser capaces de controlar estas comunidades microbianas y los cambios puntuales en su diversidad que nos dan la alerta temprana de la caída de la función pulmonar», añade van der Gast. «En el futuro, podremos ser capaces de gestionar estas comunidades de microbios en el pulmón en beneficio del paciente. La FQ es una enfermedad pulmonar grave que afecta a unas 9.000 personas en el Reino Unido solamente. El problema de fondo es genético, pero deja enfermos vulnerables a las infecciones pulmonares secundarias que provocan giros periódicos para mal, conocido como «exacerbaciones». En estos, los pacientes les resulta muy difícil respirar y con frecuencia tienen que ser hospitalizados y se dosifica con un cóctel de antibióticos por vía intravenosa.
95 por ciento de los pacientes con FQ en última instancia, mueren a causa de una infección pulmonar, por lo que aprender a controlar de manera más eficaz en gran medida podría prolongar sus vidas. Los investigadores ya sabían que los pulmones de los pacientes con FQ suelen estar dominadas por unas pocas especies principales de bacterias, y han tenido éxito en el crecimiento de estos en placas de Petri de muestras de esputo. Pero este enfoque tiene serias limitaciones. Hay muchos tipos de bacterias que viven en el pulmón infectado promedio, y cada uno necesita condiciones diferentes a florecer. Crecer un tipo puede necesitar condiciones cálidas y húmedas con abundante oxígeno, otro puede depender de un ambiente libre de oxígeno. A menos que sepa lo que está allí ya, es imposible cultivar todas las especies presentes, porque no sabes lo que las condiciones de crecimiento de proporcionar. Así que las bacterias en crecimiento no es una forma viable de descubrir lo que hay.
En su lugar, el equipo ha estado utilizando de alto rendimiento de secuenciación genética que les permite tener un censo completo de todas las bacterias en una muestra de esputo, así como obtener una idea precisa de cómo cada uno es abundante. Ecólogos microbianos utilizarlos para estudiar todos los microorganismos que viven en un entorno particular forma rápida y precisa, pero el uso que se fijen en las comunidades complejas de organismos microscópicos que hacen su casa en nuestro propio cuerpo es algo nuevo y emocionante.
En combinación con las técnicas de modelado ecológicos, la secuenciación de alto rendimiento nos permite entender estos ecosistemas internos en un detalle sin precedentes. El equipo ya ha publicado un artículo en la revista Journal of Cystic Fibrosis investigar el impacto de los antibióticos administrados a exacerbar los pacientes. Se preguntaban si la caída en la diversidad microbiana de pulmón que se ha señalado que acompaña a la reducción de la función pulmonar puede ser causada por todos los pacientes reciben antibióticos cuando son ingresados en el hospital.
Pero no lo parece, los hallazgos actuales indican que la diversidad comenzaron a caer antes de que los antibióticos entró en escena, aunque van der Gast dice que es posible que ellos están teniendo un efecto posterior en el proceso – puede ser que al eliminar la mayor parte de las especies siguen presentes, se despejaría el camino para el dominio de una o dos especies, y que esto podría dañar la capacidad del paciente para respirar. Como parte de un proyecto financiado por NERC entre CEH, Londres King College y el Wellcome Trust Sanger Institute, el equipo está actualmente recogiendo muestras de esputo de pacientes con FQ en 1000 el Reino Unido y los EE.UU., que están siendo secuenciados por el Instituto Sanger, en Cambridge.
Este nuevo estudio grande se basará en los resultados de su trabajo anterior.
El equipo analizará muestras de pacientes en diferentes etapas de sus vidas, desde los niños hasta los de edad madura, para investigar cómo la mezcla de bacterias cambia con la edad y otros factores clínicos. Los resultados deberían aparecer a mediados del 2013.
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