Cómo nuestros microbios nos hacen lo que somos

Rob Knight es pionero en el estudio de los microbios humanos, esa comunidad de organismos unicelulares diminutos que viven dentro de nuestros cuerpos y desempeñan un papel enorme --en gran parte inexplorado-- en nuestra salud. "El poco más de un kilo de microbios que llevamos a cuesta podría ser más importante que cada gen del genoma", dice. Descubra por qué.

Los humanos siempre nos hemos preocupado
mucho por la salud del cuerpo,

pero no siempre hemos sido buenos
para entender lo importante.

Veamos a los antiguos
egipcios, por ejemplo:

pensaban que necesitaban partes del
cuerpo en el más allá, les preocupaba,

pero dejaron fuera algunas partes.

[El cerebro], por ejemplo.

Si bien conservaban con esmero
el estómago, los pulmones,

el hígado, etc.,

hacían puré el cerebro,
lo drenaban por la nariz

y lo descartaban.

Y tiene sentido, en verdad,

porque ¿para qué nos sirve
el cerebro de todos modos?

Pero imaginen si existiera un
órgano olvidado en el cuerpo

que pesara tanto como el cerebro

y fuera en cierta forma
muy importante para nosotros

pero del que supiéramos muy poco
y lo tratáramos con esa indiferencia.

E imaginen si, mediante
el avance científico,

empezáramos a entender

la importancia que tiene
para la forma de pensarnos.

¿No querrían saber más sobre ese órgano?

Bueno, resulta que tenemos algo así:

el intestino,

o mejor dicho, sus microbios.

Pero no solo son importantes
los microbios del intestino.

Los microbios de todo el cuerpo

resultan cruciales para toda
una gama de diferencias

que conforman las diferentes
personas que somos.

Por ejemplo, ¿han notado

cómo los mosquitos pican mucho más
a algunas personas que a otras?

Parece que las anécdotas
del camping son ciertas.

Por ejemplo, a mí rara vez
me pican los mosquitos,

pero mi pareja, Amanda,
los atrae en masa.

Esto se debe a que tenemos
diferentes microbios en la piel

que producen distintos químicos
que los mosquitos detectan.

Los microbios son muy importantes
en el campo de la medicina.

Por ejemplo, el tipo de microbios
que uno tiene en el intestino

determina la toxicidad de determinado
analgésico para el hígado.

También determina la efectividad de un
medicamento para una enfermedad cardiaca.

Y, por lo menos, para la mosca
de la fruta,

sus microbios determinan
con quién quiere tener sexo.

Todavía no hemos demostrado
esto en humanos

pero quizá es cuestión de tiempo
hasta que lo descubramos. (Risas)

Los microbios realizan una
amplia gama de funciones.

Nos ayudan a digerir los alimentos.

Ayudan a educar al sistema inmunológico.

Nos ayudan a resistir enfermedades,

y hasta pueden afectar
nuestro comportamiento.

¿Qué aspecto tiene un mapa de
estas comunidades microbianas?

Bueno, no exactamente este,

pero es una guía útil para
comprender la biodiversidad.

Distintas partes del mundo tienen
diferentes paisajes de organismos

que caracterizan de inmediato
a un lugar o a otro,

o a otro.

En microbiología más o menos
pasa lo mismo, pero seré honesto:

Todos los microbios en esencia
son iguales bajo el microscopio.

Por eso en vez de tratar de
identificarlos visualmente,

analizamos sus secuencias de ADN,

y en un proyecto llamado
Proyecto Microbioma Humano,

--el NIH financió este proyecto
de USD 173 millones

que congrega a cientos
de investigadores--

trazamos las A, T, G y C,

y todos los microbios del cuerpo humano.

En conjunto, tiene este aspecto.

Ahora es un poco más difícil
decir dónde vive cada uno, ¿no?

Mi laboratorio desarrolla técnicas
informáticas que nos permiten

analizar estos terabytes
de secuencias de datos

y convertirlos en algo
más útil como un mapa,

y al hacerlo con los datos
del microbioma humano

de 250 voluntarios sanos,

tiene este aspecto.

Cada uno de estos puntos representa
a los complejos microbios

de toda una comunidad microbiana.

Como ya dije, básicamente,
todos tienen el mismo aspecto.

Como vemos, cada punto representa
la comunidad microbiana

del cuerpo de un voluntario sano.

Como pueden ver, hay diferentes
partes del mapa en distintos colores,

son casi como continentes separados.

Y resulta que,

al ser diferentes partes del cuerpo,

contienen microbios muy diferentes.

Arriba en verde, tenemos
la comunidad oral.

Arriba al otro lado, en azul,
tenemos la comunidad de la piel,

la comunidad vaginal, en púrpura,

y luego abajo, en marrón,
tenemos la comunidad fecal.

Recién hace pocos años

descubrimos que los microbios
de distintas partes del cuerpo

son muy diferentes unos de otros.

Si miro los microbios
de solo una persona

en la boca y en el intestino,

resulta que la diferencia entre
esas 2 comunidades microbianas

es enorme.

Es más grande que la diferencia
entre los microbios de este arrecife

y los microbios de esta pradera.

Si lo piensan, es increíble.

Significa que unos centímetros
de distancia en el cuerpo humano

representan una mayor diferencia
para nuestra ecología microbiana

que cientos de kilómetros
para la de la Tierra.

Y no quiere decir que 2 personas
tengan básicamente el mismo aspecto

en el mismo hábitat corporal, tampoco.

Quizá hayan oído

que todos somos bastante iguales
en materia de ADN humano.

Uds. son 99,99 % idénticos
en términos de ADN humano

con la persona que tienen al lado.

Pero esto no es así para sus microbios:

puede que tengan solo
un 10 % de similitud

con la persona de al lado en
materia microbiana intestinal.

Es igual a la diferencia que existe
entre las bacterias de esta pradera

y las bacterias de este bosque.

Estos diferentes microbios

tienen los distintos tipos
de funciones que les conté,

de digerir alimentos

a participar en distintos
tipos de enfermedades,

metabolizar fármacos, etc.

Pero ¿cómo hacen todo esto?

Bueno, en parte porque

aunque tenemos poco más de un kilo
de estos microbios en el intestino,

realmente nos superan en número.

¿En cuánto nos superan?

Bueno, depende qué consideremos cuerpo.

¿Son nuestras células?

Bueno, todos tenemos unas
10 billones de células humanas,

pero albergamos unas 100 billones
de células microbianas.

Así que nos superan 10 a 1.

Pero pueden decir, bueno,
somos humanos por nuestro ADN,

y resulta que tenemos cerca
de 20 000 genes humanos,

dependiendo exactamente de qué contemos,

pero tenemos entre 2 y 20 millones
de genes microbianos.

Miremos lo que miremos,
nos superan en número

nuestros simbiontes microbianos.

Y resulta que, además
de trazas de ADN humano,

también dejamos trazas de ADN microbiano

en todo lo que tocamos.

En un estudio hace unos años demostramos

que se puede trazar un paralelo
entre la palma de alguien

y el ratón de computadora
que usa habitualmente

con un 95 % de precisión.

Salió en una revista científica
hace unos años,

pero más importante,
se presentó en "CSI: Miami",

así que ya saben que es verdad.

(Risas)

Pero ¿de dónde vienen los microbios?

Bueno si, como yo, tienen perros y niños

probablemente tengan una leve sospecha
de dónde vienen,

lo cual es verdad, por cierto.

Así como podemos trazar un paralelo
entre Uds. y sus computadoras

por los microbios compartidos,

también podemos trazarlo
entre Uds. y sus perros.

Pero resulta que en adultos,

las comunidades microbianas
son relativamente estables,

así que incluso si viven con alguien,

mantendrán la identidad microbiana

durante semanas, meses, o incluso años.

Las primeras comunidades microbianas

dependen mucho de dónde nacimos.

Los bebés que nacen de parto natural,

básicamente tienen los microbios
de la comunidad vaginal.

Mientras que los bebés
que nacen por cesárea

tienen en cambio los microbios
de la comunidad de la piel.

Esto podría estar relacionado
con algunas diferencias

en salud asociadas con
el parto por cesárea,

como más asma, más alergias,
incluso más la obesidad,

que ahora se vinculan a los microbios.

Y si lo piensan, hasta hace poco,
los mamíferos que sobrevivían

nacían de parto natural.

Por lo tanto, la falta de
esos microbios protectores

con los que coevolucionamos
podría ser muy importante

para muchas de estas enfermedades que
ahora sabemos involucran al microbioma.

Cuando nació mi hija hace un par de años

por cesárea de emergencia,

tomamos cartas en el asunto

y nos aseguramos de revestirla
de esos microbios vaginales

que habría tenido en forma natural.

Pero es muy difícil de decir
si esto causó algún efecto

en su salud específicamente, ¿sí?

Con un tamaño muestral de solo un hijo,
no importa cuánto la queramos,

no es un tamaño muestral suficiente

para determinar qué pasa en promedio,

pero en 2 años, no ha tenido
una infección de oído todavía,

seguimos cruzando los dedos.

Además, estamos empezando a hacer
ensayos clínicos con más niños

para averiguar si esto tiene
un efecto protector en general.

La forma de nacer tiene un efecto enorme
en los microbios que tenemos al inicio,

pero ¿cómo sigue esto?

Aquí les muestro nuevamente el mapa

de los datos del Proyecto
Microbioma Humano.

Cada punto representa
la muestra de un cuerpo

uno de 250 adultos sanos.

Hemos visto a niños
desarrollarse físicamente.

Los hemos visto
desarrollarse mentalmente.

Ahora, por primera vez, veremos

a los hijos de un colega
desarrollarse microbiológicamente.

Lo que veremos

son las heces del bebé,

la comunidad fecal,
que representa al intestino,

muestreada semanalmente durante
casi 2 años y medio.

Empezamos un día 1.

El infante empieza con
este punto amarillo,

pueden ver que empieza básicamente
en la comunidad vaginal,

como cabe esperar por su modo de parto.

Esto sigue durante 2 años y medio

y se va desplazando hacia abajo

hasta parecerse a la comunidad fecal
de los adultos sanos, abajo.

Haré que empiece y veremos qué sucede.

Pueden ver, y recuerden que
esto avanza de a una semana,

lo que ven ocurre semana a semana,

son los cambios en la comunidad
microbiana de las heces de un niño,

las diferencias semana a semana
son mucho mayores

que la diferencia existente
entre adultos sanos

en la cohorte del Proyecto
Microbioma Humano,

que son esos puntos marrones
de la parte inferior.

Pueden ver que empieza a acercarse
a la comunidad fecal adulta.

Esto en el plazo de 2 años.

Pero aquí está por ocurrir
algo asombroso.

Aquí recibe antibióticos
por una infección de oído.

Pueden ver un cambio enorme
en la comunidad

seguido por una recuperación
relativamente rápida.

Voy a volver a pasarlo.

Podemos ver que en esas pocas semanas,

tenemos un cambio mucho más radical,

un retroceso de muchos meses
del desarrollo normal,

seguido de una recuperación
relativamente rápida,

y cuando llega al día 838,

que es el final de este video,

puede verse que en esencia llegó a
la comunidad fecal de un adulto sano,

a pesar de la intervención
de los antibióticos.

Esto es realmente interesante porque
plantea cuestiones fundamentales

de lo que ocurre si intervenimos en
diferentes edades de la vida infantil.

Lo que hagamos a edad temprana, cuando
el microbioma cambia tan rápidamente,

realmente importa,

es como tirar una piedra
en un mar revuelto,

no veremos las ondas.

Es fascinante, resulta que si
le damos antibióticos a los niños

en los primeros 6 meses de vida,

luego es más probable que sean obesos

que si no reciben antibióticos,
o que si los reciben más adelante,

lo que hagamos a temprana edad
tiene un impacto profundo

en la comunidad microbiana
y en la salud posterior,

algo que recién empezamos a entender.

Es fascinante, porque un día,
además de los efectos

que tienen los antibióticos sobre las
bacterias resistentes a ellos,

que son muy importantes,

puede que también degraden
los ecosistemas microbianos,

y por eso algún día quizá
los veamos como el mismo terror

que actualmente reservamos
para esas herramientas metálicas

que usaban los egipcios
para hacer puré el cerebro

antes de drenarlo para embalsamar.

Mencioné que los microbios
tienen funciones importantes,

y, en los últimos años,

se los asocia a toda una gama
de diferentes enfermedades,

como la enfermedad
inflamatoria intestinal,

enfermedades del corazón,
el cáncer de colon,

e incluso la obesidad.

Resulta que sobre la obesidad
tiene un gran efecto,

y hoy, se nota si alguien
es delgado u obeso

con un 90 % de precisión

con mirar los microbios intestinales.

Aunque pueda sonar impresionante,

en cierto modo es un poco
problemático, como prueba médica,

pues uno probablemente
pueda determinar la obesidad

sin saber nada de los
microbios intestinales,

pero resulta que incluso
secuenciando el genoma completo

y todo el ADN humano,

solo podríamos predecir si alguien
es obeso con 60 % de precisión.

Por eso es asombroso, ¿no?

Eso implicaría que el poco más de un kilo
de microbios que llevamos a cuesta

podría ser más importante
para algunas enfermedades

que cada gen del genoma.

Y luego en ratones,
podemos hacer mucho más.

En ratones, los microbios se vincularon
a todo tipo de enfermedades adicionales,

como la esclerosis múltiple,

la depresión, el autismo
y, de nuevo, la obesidad.

Pero ¿cómo determinar si estas
diferencias microbianas

que se correlacionan con
enfermedades son causa o efecto?

Bueno, podemos criar algunos ratones

sin microbios propios, en una
burbuja libre de gérmenes.

Luego podemos añadir algunos
microbios que pensamos importantes,

y ver qué pasa.

Si tomamos los microbios
de un ratón obeso

y los trasplantamos a un ratón
genéticamente normal

criado en una burbuja
sin microbios propios,

engorda más que si tuviera
los de un ratón común.

Esto ocurre por algo asombroso.

A veces, sucede que los microbios

ayudan a digerir alimentos de manera
más eficiente para la misma dieta,

y obtienen más energía de los alimentos,

pero otras veces, los microbios
afectan su comportamiento.

Comen más que un ratón normal,

por eso solo engordan si les permitimos
comer todo lo que quieren.

Esto es notable, ¿no?

Eso implica que los microbios pueden
afectar el comportamiento mamífero.

Se preguntarán si podemos
hacer esto entre especies,

y resulta que si tomamos microbios
de una persona obesa

y se los trasplantamos a un ratón
criado libre de gérmenes,

esos ratones también engordarán más

que si reciben los microbios
de una persona delgada,

pero podemos diseñar una comunidad
microbiana para inocularlos

que prevenga el aumento de peso.

También podemos hacerlo
para la desnutrición.

Por eso en un proyecto financiado
por la Fundación Gates,

estamos estudiando niños en Malawi

que tienen kwashiorkor; una forma
profunda de desnutrición,

y los ratones a los que
les trasplantamos kwashiorkor

pierden 30 % de masa corporal

en solo 3 semanas.

Pero recuperamos su salud usando el
suplemento a base de mantequilla de maní

empleado en los niños en la clínica.

Y los ratones que reciben la comunidad

de gemelos idénticos saludables de
los niños con kwashiorkor, progresan.

Esto es asombroso, porque sugiere
que podemos hacer terapias piloto

probándolas en muchos ratones diferentes

con comunidades intestinales de personas

y quizá hacer esas terapias
a medida de las personas.

Por eso pienso que es muy importante
que todos tengamos la posibilidad

de participar en este descubrimiento.

Hace un par de años,

creamos este proyecto
llamado American Gut,

que permite a cada uno reclamar
un lugar en este mapa microbiano.

Es el mayor proyecto científico
financiado por la comunidad que conozco

tiene más de 8000 personas
registradas hasta el momento.

Funciona así, mandan sus muestras,

secuenciamos el ADN de sus microbios
y luego les enviamos los resultados.

También liberamos los datos, sin
identidad, a científicos y educadores

a miembros interesados del
público en general, etc.

para que todos accedan a los datos.

Por otro lado,

cuando recorremos nuestro laboratorio
del Instituto BioFrontiers,

y explicamos que usamos robots
y láseres para estudiar la caca,

no todo el mundo quiere
conocer los detalles.

(Risas)

Pero supongo que muchos
de Uds. sí quieren saber,

por eso traje kits por si les interesa

probar esto Uds. mismos.

¿Por qué querríamos hacer esto?

Bueno, los microbios
no son solo importantes

para determinar nuestro estado de salud,

sino que pueden curar enfermedades.

Esto es lo que pudimos visualizar

con los colegas de la
Universidad de Minnesota.

Este es el mapa del microbioma
humano, otra vez.

Ahora estamos mirando...

sumaré a la comunidad
de personas con C. dif.

Es una forma terrible de diarrea

con deposiciones de
hasta 20 veces al día.

Fracasan en la terapia con
antibióticos durante 2 años

antes de ser elegibles para este ensayo.

¿Y si trasplantamos microbios
fecales de un donante sano,

esa estrella de la parte inferior,

a estos pacientes?

¿Los microbios buenos
combatirían a los malos

ayudando a recuperar su salud?

Veamos exactamente qué pasa allí.

Cuatro de esos pacientes
recibirán un trasplante

de ese donante sano de abajo,

y verán, de inmediato,

un cambio radical en
su comunidad intestinal.

Un día después de ese trasplante,

todos esos síntomas desaparecen,

la diarrea se desvanece,

están sanos otra vez, y tienen
comunidades parecidas a las del donante

y se quedan allí.

(Aplausos)

Estamos al principio
de este descubrimiento.

Recién estamos encontrando que
los microbios traen consecuencias

a estos distintos tipos de enfermedades,

que van desde infección
intestinal hasta obesidad,

y quizá hasta el autismo y la depresión.

No obstante, tenemos que

desarrollar una especie
de GPS microbiano,

en el que no solo sepamos
dónde estamos ahora,

sino también dónde queremos ir,
y qué tenemos que hacer

para llegar allí,

y tenemos que poder hacerlo tan simple

que hasta un niño pueda usarlo.
(Risas)

Gracias.

(Aplausos)