Investigadores de la Universidad de California en San Diego, como parte de una amplia colaboración con científicos de todo el mundo, han desarrollado una nueva herramienta de búsqueda para ayudar a los investigadores a comprender mejor el metabolismo de los microorganismos. Los microbios son jugadores clave en prácticamente todos los sistemas biológicos y ambientales, pero las limitaciones en las técnicas actuales utilizadas para estudiar el metabolismo microbiano dificultan la decodificación de sus interacciones y actividades.
El nuevo estudio, publicado el 5 de febrero de 2024 en Nature Microbiology, aborda directamente estas limitaciones, lo que podría transformar nuestro entendimiento tanto de la salud humana como del medio ambiente.
“Humans somas ecosistemas andantes en los que los microbios nos superan en número, pero sabemos tan poco sobre los metabolitos que producen los microbios,” dijo el autor principal del estudio, Pieter Dorrestein, Ph.D., profesor de farmacología y pediatría en la Escuela de Medicina de la Universidad de California en San Diego y profesor de la Escuela de Farmacia y Ciencias Farmacéuticas Skaggs en la misma universidad.
“Esta tecnología nos permite asociar los microbios con las huellas metabólicas que producen sin ningún conocimiento previo, lo que representa un gran avance en nuestra capacidad para estudiar los microorganismos y sus intrincadas relaciones con los humanos y los ecosistemas.”
La innovadora herramienta, que los científicos llaman microbeMASST, fue desarrollada por científicos del Centro Colaborativo de Metabolitos Microbianos de la Universidad de California en San Diego, una iniciativa respaldada por el NIH que tiene como objetivo construir un repositorio internacionalmente curado de datos de metabolómica microbiana para ayudar a los investigadores que estudian la compleja interacción entre los microbios y los humanos.
Los microbios beneficiosos desempeñan un papel clave en la salud humana al colonizar ciertas áreas del cuerpo, como la piel, donde nos protegen de patógenos externos, y el intestino, donde contribuyen a funciones esenciales como la absorción de nutrientes y la regulación del sistema inmunológico. La alteración de las comunidades microbianas en nuestro cuerpo se asocia con una amplia gama de enfermedades.
“Esta herramienta nos ayudará a investigar de manera mecanicista el papel del microbioma en condiciones de salud como enfermedades del hígado, enfermedad inflamatoria intestinal, diabetes, aterosclerosis y otras”, añadió Dorrestein.
Los microbios también tienen un papel central en importantes procesos ambientales, como los ciclos del carbono y del nitrógeno. Cuando las comunidades microbianas involucradas en estos procesos se ven alteradas, puede ser más difícil para los ecosistemas ciclar nutrientes, lo que conduce a una amplia gama de desequilibrios ecológicos destructivos.
Debido a su papel crucial en el medio ambiente y sus interacciones con organismos más grandes, el metabolismo de los microbios es una fuerza impulsora en prácticamente todos los aspectos de la biología. Sin embargo, el vasto potencial metabólico de las comunidades microbianas a menudo se pasa por alto en los experimentos modernos, que generalmente solo estudian el metabolismo microbiano de manera general.
“Uno de los desafíos de estudiar los microbios a nivel molecular es que es difícil determinar qué microbios están produciendo qué moléculas a menos que ya sepas lo que estás buscando,” dijo el primer autor Simone Zuffa, un investigador postdoctoral que trabaja con Dorrestein.
“Nuestros experimentos actuales solo pueden registrar el sonido, como si estuviéramos en una fiesta con mucha gente hablando, pero queremos encontrar una manera de desenredar ese audio para determinar quién está diciendo qué.”
Para ayudar a producir la nueva herramienta de búsqueda, que los investigadores han llamado microbeMASST, los investigadores del Centro Colaborativo de Metabolitos Microbianos de la Universidad de California en San Diego recopilaron más de 100 millones de puntos de datos de más de 60,000 muestras microbianas distintas, recopiladas por científicos de todo el mundo. Esta base de datos ha sido meticulosamente curada a partir de contribuciones de la comunidad y curation de metadatos, e incluye microbios de plantas, suelos, océanos, lagos, peces, animales terrestres y humanos.
Al cruzar una muestra experimental con esta enorme biblioteca de microbios individuales, microbeMASST puede detectar qué microbios están presentes en esa muestra.
“No existe una herramienta existente que pueda hacer esto, y la nuestra puede hacerlo en segundos,” agregó Zuffa.
Debido a que microbeMASST puede identificar microbios en una muestra sin ningún conocimiento previo, los investigadores están seguros de que las aplicaciones de la tecnología se extienden a diversos campos de la biología, como la acuicultura, la agricultura, la biotecnología y el estudio de condiciones de salud mediadas por microbios.
“Anticipamos que microbeMASST será un recurso transformador para la comunidad de investigación en ciencias de la vida,” dijo Dorrestein. “Además, la herramienta solo mejorará con el tiempo a medida que la comunidad recopile más datos para que el sistema los pueda referenciar.”
Preguntas frecuentes (FAQ):
1. ¿Qué es microbeMASST?
microbeMASST es una nueva herramienta de búsqueda desarrollada por investigadores de la Universidad de California en San Diego. Permite asociar microbios con las huellas metabólicas que producen sin necesidad de conocimiento previo, lo que ayuda a comprender mejor el metabolismo de los microorganismos.
2. ¿Qué limitaciones aborda el estudio?
El estudio aborda las limitaciones en las técnicas actuales utilizadas para estudiar el metabolismo microbiano, lo que dificulta la comprensión de las interacciones y actividades de los microorganismos.
3. ¿Cuál es el objetivo del Centro Colaborativo de Metabolitos Microbianos de la Universidad de California en San Diego?
El objetivo del centro es construir un repositorio internacionalmente curado de datos de metabolómica microbiana para ayudar a los investigadores a estudiar la compleja interacción entre los microbios y los humanos.
4. ¿Cuál es el papel de los microbios en la salud humana?
Los microbios beneficiosos desempeñan un papel clave en la salud humana al colonizar áreas como la piel y el intestino, donde protegen de patógenos y contribuyen a funciones esenciales como la absorción de nutrientes y la regulación del sistema inmunológico.
5. ¿Qué papel tienen los microbios en los procesos ambientales?
Los microbios también juegan un papel central en procesos ambientales como los ciclos del carbono y del nitrógeno. Cuando las comunidades microbianas involucradas en estos procesos se ven alteradas, puede haber desequilibrios ecológicos destructivos.
6. ¿Cuál es el desafío al estudiar los microbios a nivel molecular?
Es difícil determinar qué microbios están produciendo qué moléculas a menos que se sepa específicamente qué se está buscando.
7. ¿Cómo funciona microbeMASST?
MicrobeMASST puede identificar los microbios presentes en una muestra experimental al cruzarla con una biblioteca de microbios individuales recopilada de muestras de diferentes fuentes.
8. ¿Cuáles son las posibles aplicaciones de microbeMASST?
La tecnología tiene aplicaciones en diversos campos de la biología, como la acuicultura, la agricultura, la biotecnología y el estudio de condiciones de salud mediadas por microbios.
Definiciones de términos clave:
– Metabolismo microbiano: Procesos químicos y biológicos que ocurren en microorganismos para el mantenimiento de la vida.
– Metabolómica microbiana: Estudio y análisis de los metabolitos producidos por los microorganismos.
– Microbioma: Conjunto de microorganismos que viven en un ambiente determinado, como el cuerpo humano.
Artículos relacionados:
– Sitio web de la Universidad de California en San Diego
– Nature Microbiology – Revista científica donde se publicó el estudio
