Un atlas de proteínas intestinales revela cómo el cuerpo responde a la dieta y a los tratamientos

Un grupo de voluntarios sanos recibió una instrucción sencilla: comer cacahuetes solo en determinados días. Después entregaron muestras de heces. A partir de ellas, un nuevo método del Instituto Weizmann de Ciencias, en Rejovot, Israel, señaló con precisión qué días habían comido cacahuetes, y era lo bastante sensible para detectar un consumo de apenas cinco al día. Es una de las pruebas con que los investigadores presentan su herramienta en un estudio publicado este lunes en la revista Cell.

El método se llama IPHOMED, siglas en inglés de proteogenómica integrada del huésped, el microbioma y la dieta. Con una sola muestra de heces identifica a la vez las proteínas de los alimentos, las del propio cuerpo y las del microbioma intestinal. La investigación fue codirigida por los doctores Rafael Valdés-Mas, Avner Leshem y Danping Zheng, del laboratorio del profesor Eran Elinav, junto con el doctor Alon Savidor, del Centro Nacional de Medicina Personalizada Nancy y Stephen Grand Israel.

Elinav, del Departamento de Inmunología de Sistemas de Weizmann, explica el punto de partida: querían ir más allá de la secuenciación del ADN, la técnica habitual para estudiar el microbioma. El ADN indica qué bacterias hay y su actividad potencial; las proteínas bacterianas, en cambio, muestran si están activas, qué hacen y cómo afectan al cuerpo. El desafío es enorme: los cerca de 20.000 genes humanos que codifican proteínas generan millones de variantes, y buscarlas en bases de datos existentes es lento. El equipo combinó secuenciación de ADN y espectrometría de masas para construir un mapa de proteínas más pequeño y personalizado para cada paciente.

El resultado permite ver qué proteínas de la muestra proceden de qué cepas bacterianas y en qué cantidad, además de las proteínas que secreta el intestino humano en respuesta al microbioma. Juntas forman un atlas de la comunicación entre el organismo y sus bacterias, por ejemplo ante patógenos o antibióticos. Con él, los investigadores hallaron docenas de péptidos antimicrobianos hasta ahora desconocidos, que el intestino humano secreta como antibióticos naturales: matan parte de las bacterias y moldean la composición del microbioma. El hallazgo podría ayudar a explicar por qué cada persona tiene un microbioma único y distinta susceptibilidad a enfermedades.

La dieta apareció casi por casualidad. Cuando creyeron terminado el método, identificaban el 97 por ciento de las proteínas de cada muestra, pero el 3 por ciento restante no se dejaba caracterizar. Resultó que no venía del microbioma ni de los tejidos del cuerpo, sino de los alimentos. El equipo armó entonces una base de datos de proteínas de cientos de productos y aisló las exclusivas de cada uno. Al aplicarla a voluntarios sanos de Alemania e Israel, vio un consumo de trigo similar en ambos grupos, pero solo las muestras alemanas tenían abundantes proteínas de cerdo; en las israelíes, la mayor parte de la carne procedía de aves de corral. En otro experimento, el método identificó a un niño con enfermedad celíaca recién diagnosticada que no seguía la dieta sin gluten prescrita.

Elinav bromea con que podría verificar si alguien come kosher o es tan vegetariano como dice, pero subraya que el autoinforme, el método tradicional, es notoriamente inexacto. Saber con detalle qué come la gente, incluso en comidas complejas, ayudaría a distinguir qué componentes son beneficiosos y cuáles problemáticos.

El equipo también probó IPHOMED en muestras de pacientes con enfermedad inflamatoria intestinal de Israel, Alemania y Estados Unidos. Describió con gran detalle molecular las interacciones alteradas entre intestino y microbioma y halló docenas de proteínas que podrían ser dianas de futuros fármacos para una enfermedad sin cura. Además, combinaciones de proteínas humanas y bacterianas podrían servir como biomarcadores para diagnosticar el tipo de enfermedad, medir su gravedad y seguir su evolución; prometen superar a la calprotectina, el único biomarcador clínicamente aprobado. El análisis de dieta permitió cuantificar la adherencia a terapias nutricionales y vincular un mayor cumplimiento con mejor control de la inflamación. Y el método detectó enfermedad en el intestino delgado, de difícil acceso, que no habría salido a la luz por medios convencionales.

Elinav plantea que estas proteínas son las palabras con las que algún día se podrá escuchar al intestino y diseñar intervenciones nutricionales y médicas personalizadas. Los propios autores proyectan ese uso hacia trastornos inflamatorios, metabólicos, malignos y neurodegenerativos; falta, sin embargo, validación clínica amplia antes de aplicarlo de forma rutinaria.