Decenas de miles de tipos de fagos habitan el intestino de cada ser humano
Tras analizar heces humanas, los científicos identificaron 54.118 tipos de virus, de los cuales la mayoría resultaron ser virus bacterianos (bacteriófagos).
Últimamente crece el interés de los científicos por la microbiota humana: microorganismos que viven en nuestra piel y mucosas y tienen un impacto considerable en nuestra salud. Quizá la mayor cantidad de flora simbiótica vive en el intestino humano: participa en la digestión de los alimentos, la protección frente a patógenos, la maduración del sistema inmunitario y la modulación de su actividad, e incluso influye en la actividad nerviosa superior.
Hoy en día, la microbiota intestinal humana es el ecosistema microbiano mejor estudiado del mundo, aunque hasta ahora más del 70% de las especies bacterianas no se han cultivado en el laboratorio. Esto se conoce gracias al uso de métodos de metagenómica: el análisis genético del material obtenido de un entorno determinado. La secuencia de todo el ADN de dicho material proporciona una “instantánea” inmediata de todos los seres vivos que estaban presentes en la muestra en un momento dado. La metagenómica ha mostrado lo lejos que está la ciencia moderna de identificar y aislar todas las bacterias intestinales, y aún más de comprender los virus intestinales.
Los científicos utilizaron programas informáticos para analizar 11.810 metagenomas de muestras de heces de personas de 24 países*. Su objetivo era determinar qué proporción de los genomas de los habitantes del intestino corresponde a virus. El resultado del estudio fue la creación del catálogo Metagenomic Gut Virus, que hasta la fecha es el recurso más amplio de este tipo. El catálogo contiene 189.680 genomas virales, que representan más de 50.000 tipos de virus. Curiosamente, más del 90% de ellos son desconocidos para la ciencia. En conjunto, codifican más de 450.000 proteínas diferentes, que pueden ser útiles o perjudiciales para las bacterias y, en consecuencia, pueden tener uno u otro efecto en el ser humano.
El elemento genético más frecuente en los genomas de fagos analizados son los llamados Diversity-Generating Retroelements (DGR). Provocan mutaciones en determinados genes diana para generar, en la carrera evolutiva con las bacterias hospedadoras, el mayor número posible de variantes para la selección continua de las óptimas.
Tras su identificación, los fagos debían asociarse con las bacterias hospedadoras. Para ello, los científicos utilizaron las funciones del sistema CRISPR, una especie de sistema inmunitario bacteriano que “recuerda” las infecciones virales y evita su reaparición. Las bacterias copian y almacenan fragmentos de genes virales en su propio genoma para reconocer y destruir el virus en caso de una nueva invasión. Estas copias pueden indicar qué bacterias son las hospedadoras de los fagos en el ecosistema intestinal.
Naturalmente, los tipos de virus más frecuentes en el intestino se asociaron con los tipos de bacterias más frecuentes en este ecosistema, principalmente representantes de los filos Firmicutes y Bacteroidota.
¿Para qué sirve la investigación de los virus intestinales? Un ámbito de aplicación muy prometedor de la información obtenida es la terapia con fagos, es decir, la influencia dirigida sobre la microbiota humana con ayuda de bacteriófagos. Mientras que la dieta, los antibióticos, los probióticos, los prebióticos y otros enfoques modernos tienen un efecto general inespecífico sobre la microbiota, la terapia con fagos puede ofrecer una modelización sutil de su composición. Por ejemplo, los fagos pueden ser un tratamiento eficaz de una infección por Clostridioides difficile, que se desarrolla principalmente como consecuencia de una antibioterapia prolongada.
Aunque los autores ya disponen de una gran cantidad de información sobre los virus que forman parte de la microbiota intestinal humana normal, admiten que solo han “conocido” una pequeña parte de este enorme “universo” y que aún queda un largo camino por recorrer para obtener una imagen completa.
* Nayfach S, Páez-Espino D, Call L et al. Compendio metagenómico de 189.680 virus de ADN del microbioma intestinal humano. Nat. Mikrobiol, 2021; 6: 960-970. https://doi.org/10.1038/s41564-021-00928-6
