Importance of the microbiome in human health and medical implications

Abstract
Recent research has linked gut microbiota to human health in multiple ways. The evolution of lifestyles has determined a change in the composition of intestinal bacteria, as well as the implications that they exert on health. Currently, it is known that most of the bacteria present in the gastrointestinal sector belong mainly to the phylum Firmicutes and Bacterioidetes, although there are also other groups such as proteobacteria and actinobacteria. As it progresses through the gastrointestinal tract, some genera of bacteria and species predominate. The effects of the microbiota can be direct and indirect, and also depend on many factors such as the age of the person, the age group, the individual's genetics, diet, and lifestyle. In recent years, accessibility to sequencing technologies has allowed for a closer approach to the intestinal microbiota. This, added to bioinformatic tools has allowed establishing microbial relationships in terms of quantity and population structure with clinical manifestations in humans. Some of the pathologies studied that are related to intestinal microbiota are obesity, diabetes, cancer, brain-related diseases, cardiovascular diseases, and gastrointestinal diseases. A compilation of scientific information is made regarding relevant studies that describe the microbiota-human health relationship, cases where the organism is affected, as well as proposed therapeutic options and an approach to future perspectives.

Key words
microbiota, precision medicine, prebiotics, probiotics, microbiome

Artículo completo
Introducción

La microbiota es el conjunto de microorganismos residentes en nuestro cuerpo, los cuales pueden ser comensales, mutualistas o patógenos. Por su parte, el término microbioma refiere a todo el hábitat, incluidos los microorganismos, sus genes y las condiciones ambientales, aunque en la práctica ambos términos se usan indistintamente.¹

En cada parte de nuestro organismo se encuentran ecosistemas microbianos complejos. El más complejo, diverso y numeroso es el del aparato digestivo, particularmente del tracto gastrointestinal, donde la densidad microbiana es la mayor, con un área aproximada de 400 m² de superficie, lo que constituye la segunda superficie más grande del cuerpo después del tracto respiratorio. El tracto gastrointestinal alberga una microbiota de 10¹⁴ bacterias, con una densidad de colonización creciente desde el estómago hasta el colon distal.²

Estas comunidades tienen relaciones simbióticas y mutualistas con las células humanas; son imprescindibles para el correcto funcionamiento del organismo, mantienen comunicación con el sistema inmunitario y tienen funciones homeostáticas que condicionan nuestra salud.^1,2 Numerosos datos científicos recientes han implicado el microbioma intestinal y su potencial metabólico con diversos estados patológicos, por tanto, se han propuesto nuevas estrategias terapéuticas para controlar y regular este ecosistema.³

El conocimiento de los microbiomas se ha ampliado tras la utilización de las técnicas moleculares de secuenciación masiva. Para determinar la composición de la microbiota se han empleado comúnmente cultivos microbiológicos, pero en la actualidad se sabe que la mayor parte de estos microorganismos no pueden ser cultivados con medios tradicionales, por lo que su detección es posible únicamente mediante secuenciación de ADN. Las técnicas moleculares han permitido identificar y asignar taxonómicamente a la mayoría de los microorganismos, sin necesidad de cultivarlos.⁴ Con la secuenciación masiva y el desarrollo de la metagenómica se ha avanzado en la identificación de especies y la ampliación del conocimiento en cuanto a función, simbiosis y metabolismo de la microbiota, así como sus repercusiones en la salud humana.

Actualmente, se conoce que la mayoría de las bacterias presentes en el tracto gastrointestinal humano pertenecen a los fila Firmicutes (64%) y Bacterioidetes (23%), pero también se encuentran otros grupos tales como proteobacterias (8%) y actinobacterias (3%). Algunos otros representan entre el 1% y el 2%: Verrucomicrobia, Fusobacteria, Cyanobacterias y Spirochaeta. Las especies grampositivas agrupan a las actinobacterias y Firmicutes, mientras que las especies gramnegativas concentran a Bacteroidetes y Proteobacteria. Según cada sección del tracto gastrointestinal hay predominancia de algunas bacterias. Algunos de los géneros más abundantes incluyen Clostridium, Eubacterium, Lactobacillus, Streptococcus, Bacillus, Enterococcus, Veillonella, Fusobacterium, Peptostreptococcus, Ruminoccous, Faecalibacterium, Bifidobacterium y Bacterioides. Conforme se avanza en el tracto digestivo disminuye el número de bacterias grampositivas y aumenta el de las gramnegativas. El tipo de dieta es importante también para entender la composición de la microbiota intestinal.^5-7

La microbiota humana experimenta cambios debido a la influencia de múltiples factores, de manera similar a los que experimenta cualquier órgano desde la ontogenia hasta la muerte. Continuamente estamos expuestos a factores que pueden influir, aunque una de sus características más resaltantes es su gran resiliencia,⁸ capaz de recuperar inmediatamente su estado natural (eubiosis). El nivel de estos cambios depende no solo de la naturaleza, la fuerza y la duración de la alteración, sino también de la composición y la estabilidad de cada microbiota, asumiendo las particularidades de cada individuo. En algunas ocasiones, la alteración es tan fuerte que alcanza impactos profundos, lo que genera disbiosis (pérdida de microorganismos beneficiosos). La disbiosis puede producirse en días, particularmente tras la ingesta de antibióticos, pero también puede ser consecuencia de otras acciones a largo plazo y fundamentalmente relacionadas con la dieta.^1,9

En esta revisión de información científica se señalan las principales temáticas relacionadas con el microbioma, su relación con el metabolismo y algunas enfermedades. También, se presentan algunas áreas de estudio emergentes vinculadas con las aplicaciones médicas del microbioma. 



Métodos

Se realizó un análisis de estudios, tanto en inglés como en español, de microbioma, durante el lapso temporal de 1979 a 2021. Se tomó un aproximado de 75 artículos científicos encontrados en bases de dato tales como: Google Académico, Latindex, REDIB, SciELO, PubMed, Ulrich y Redalyc, entre otras. Las palabras clave utilizadas fueron: microbioma humano (human microbioma), dieta (diet), probióticos (probiotics), prebióticos (prebiotics), cáncer (cancer), obesidad (obesity). Cabe destacar que los artículos incluidos comprendían el texto completo y fueron de origen cualitativo y cuantitativo.



Resultados

Industrialización y cambios en la salud

De acuerdo con la información revisada, se menciona que, en poblaciones rurales, la microbiota varía muy poco, al contrario que en zonas urbanas, donde existe una pérdida de la diversidad del microbioma intestinal.¹⁰ Algunas causas de la pérdida del microbioma intestinal se asocian con múltiples factores, entre los que se destaca el saneamiento, el consumo de alimentos procesados, el uso abusivo de antibióticos y un estilo de vida más sedentario.¹¹ Las alteraciones en la microbiota también tienen efecto en el sistema inmunitario, modificando su regulación y con ello la aparición de mecanismos de inflamación crónica y, posteriormente, la aparición de enfermedades no transmisibles, como derrames cerebrales, enfermedades cardíacas, anomalías crónicas en los riñones, algunos tipos de cánceres, diabetes, obesidad y demencia, por lo que todas estas afecciones pueden conducir, con el tiempo, a fomentar una crisis sanitaria.^12-14

En la Figura 1 presentamos un esquema en el que se resumen los factores que influyen sobre la microbiota, alteraciones en la salud y tratamientos propuestos:
 




 
Microbioma y obesidad

Según menciona el estudio de Tinahones,⁷ en las últimas décadas se ha observado un gran incremento en la prevalencia de enfermedades metabólicas en el mundo, entre las cuales la obesidad es una de las más importantes. Factores ambientales como el incremento de la ingesta calórica y el descenso de la actividad física han sido considerados como las causas principales. Asimismo, las alteraciones en la microbiota también juegan un papel importante en la aparición de enfermedades metabólicas, relacionado con la presencia, la disminución o el aumento en la concentración de determinados géneros bacterianos (Firmicutes, Bacterioidetes, Bacteroides).^15,16 Sin embargo, se debe tomar en cuenta otros factores como la edad del individuo, la dieta, la predisposición genética, el tipo de parto, el tipo de lactancia, el estilo de vida y, claramente, la composición de la comunidad bacteriana presente en el individuo por un tiempo determinado, ya que algunas especies puede afectar la cantidad de energía extraída de los alimentos y con ello la deposición de grasa corporal.^17-19

Entre los tipos de bacterias que aumenta la obesidad en presencia de inulina se pueden mencionar a Bifidobacterium, Faecalibacterium prausnitzii, Bacteroides intestinalis, Bacteroides vulgatus y Propionibacterium,²⁰ mientras el aumento de otras bacterias, como Roseburia hominis, produce constipación en presencia de inulina.²¹ En los estudios realizados por Nadal et al.²² y Santacruz et al.²³ mencionan que en adolescentes obesos sometidos a dietas para reducir de peso se encontró una reducción en las especies Clostridium histolyticum, Clostridium lituseburense y Eubacterium rectale, mientras que los géneros Bacteroides, Prevotella y Lactobacillus aumentaron.²⁴

Tinahoes⁷ propone cinco formas en las que la microbiota intestinal puede incrementar la obesidad:
El cambio en la microbiota puede favorecer la presencia de bacterias que digieren energía de polisacáridos indigeribles, por tanto, el metabolismo estaría absorbiendo más energía calórica de lo normal. Muchas bacterias del grupo Firmicutes ocasionan este efecto.
La generación de metabolitos activos, como ácidos grasos de cadena corta (SCFA, por su sigla en inglés) o ácidos biliares, implicados en efectos antiinflamatorios y de regulación del metabolismo hidrocarbonado-lipídico.
El incremento del sistema endocannabinoide con su importante papel en la homeostasis energética mediante la regulación del apetito y la motilidad intestinal.
La disminución de la expresión génica intestinal del factor adiposo inducido por el ayuno (FIAF, fat-induced adipocyte factor), encargado de inhibir la actividad de la lipoproteína lipasa en relación con el almacenamiento hepático y adiposo de grasas.
La modulación intestinal derivada de la secreción de péptidos (péptido similar al glucagón tipo 1 y tipo 2 [GLP-1 y GLP-2], péptido intestinal YY, entre otros).

En adultos mayores y personas que tienen sobrepeso, la cantidad de Firmicutes aumenta en relación con Bacterioidetes. Para el caso de personas con obesidad, la microbiota cambia hacia un estado “obesogénico” donde se favorecen Firmicutes. Firmicutes se destaca por una elevada capacidad extractiva de energía de los residuos no absorbibles de la dieta, lo que resulta en una liberación mayor de energía nutrimental; estas cantidades incrementadas de energía son puestas a disposición de las células de la periferia, y contribuyen a agravar un desequilibrio energético crónicamente presente.¹⁷ La importancia de la microbiota en mamíferos obesos llega a tal punto de influencia que, incluso, al trasplantarla a animales con intestino previamente esterilizado, induce obesidad, lo cual demuestra que la microbiota intestinal puede afectar la cantidad de energía extraída de los alimentos y con ello la deposición de grasa corporal.¹⁸

De acuerdo con la información indagada, logramos identificar que existe una cantidad considerable de investigaciones relacionadas con la obesidad y la microbiota, incluso con modelos animales, como los intestinos de ratas y cerdos, en las que se obtienen resultados similares. Así, se puede concluir que, en efecto, la microbiota modifica el metabolismo en diferentes rutas y puede inducir obesidad.^25-28 En ocasiones, esta respuesta puede promover la aparición de un conjunto de manifestaciones patológicas como resistencia a la insulina, diabetes, aterosclerosis y enfermedad de hígado graso no alcohólico.²⁹


Microbiota y diabetes

Algunos autores han considerado la microbiota intestinal como un “órgano nuevo” que se asocia con distintos sistemas del cuerpo, como el sistema inmunitario, el sistema nervioso y el sistema digestivo, y que ha logrado modificar las funciones metabólicas de forma positiva o negativa en el organismo.^30,31 Algunos de los efectos negativos es el surgimiento de enfermedades metabólicas, como la diabetes tipo 2, que es una de las enfermedades endocrinas más prevalentes en la humanidad, lo que la convierte en un trastorno complejo, ya que también está muy influenciada por agentes genéticos y ambientales, así como por modificaciones en la microbiota intestinal.³² Se ha informado que en los pacientes con diabetes tipo 2 existe un predominio de las especies de Bacteroidetes, que son bacterias gramnegativas, y una disminución pronunciada de Firmicutes; también se han demostrado niveles altos de Lactobacillus spp. y Clostridium spp.³³


Microbiota y enfermedades mentales

En muchos estudios se ha demostrado una relación clara entre la composición de la microbiota y la presencia de cambios en los mecanismos moduladores de la comunicación entre neuronas.³⁴ Para estudiar más a fondo cómo se fundamenta esta relación, se ha propuesto un eje funcional: microbiota-intestino-cerebro,³⁵ y es precisamente cuando se da un desequilibrio en este eje que se presentan ciertas enfermedades, como la presencia de ansiedad generalizada y de episodios depresivos.³⁶ Por otra parte, en el caso del trastorno autista se han detectado niveles altos de lipopolisacáridos producidos por citoquinas neuromoduladoras alteradas por una respuesta inmune desproporcionada causada por una permeabilidad intestinal muy alta, en comparación con individuos sin trastorno autista.³⁷ Las pruebas preliminares de trasplante fecal en estos individuos afectados han dado señales muy positivas. Estos estudios han permitido clasificar este trastorno como una posible disbiosis en la que el microbioma juega un papel preponderante.³⁸


Microbiota y cáncer

Trastornos como el cáncer también han sido blanco de estudio en el contexto del microbioma, ya que existen los llamados “oncomicrobios”, los cuales son microorganismos que pueden estar involucrados en la activación de carcinogénesis de ciertos tejidos. Es bastante conocido el papel de ciertos virus, tales como el papilomavirus (HPV) en la aparición de cáncer; sin embargo, también existen ciertas pruebas de microorganismos que pueden causar desequilibrios similares a los causados por agentes virales.³⁹ El papel de estos en procesos de carcinogénesis se ha estudiado, principalmente, en la alteración del balance en la proliferación celular, el desequilibrio a nivel inmunológico y en el suministro de medicamentos a personas afectadas.⁴⁰


Opciones terapéuticas

La asociación íntima entre el organismo humano y los microorganismos tiene implicaciones muy profundas en la salud humana y hay abundante información que relaciona varios padecimientos o condiciones de salud con procesos directa e indirectamente vinculados con la microbiota.⁴¹ Se ha recomendado el uso de prebióticos y probióticos como medios para potenciar características deseables en la microbiota humana.^42,43 También existen los simbióticos, que son productos que contienen tanto probióticos como prebióticos.⁴⁴ También se cuenta con el trasplante de microbiota fecal (TMF), que constituye un trasplante de componentes de heces de un individuo sano a un paciente para el tratamiento de enfermedades específicas.⁴⁵


Alimentación

Este es un factor crucial en la composición de la microbiota intestinal, donde se ha visto que la microbiota de poblaciones occidentales es reducida en comparación con poblaciones con estilos de vida más tradicionales. Se ha descubierto que existen carbohidratos accesibles a la microbiota (MAC, por su sigla en inglés) en alimentos ricos en fibra dietaria y que esto tiene un papel crucial en la incidencia de ecosistemas microbianos.^46,47 Para recuperar la microbiota se requiere no solo incorporar MAC, sino suministrar aquellos grupos de microorganismos que se perdieron. En Occidente, la pérdida de diversidad en la microbiota aumenta con el pasar de las generaciones.^47,48 Existen estudios en los que se observa una correlación positiva entre una alimentación saludable variada y la diversidad de la microbiota.⁴⁹


Prebióticos

Los prebióticos son sustancias alimenticias que consisten principalmente en polisacáridos (diferentes al almidón) y oligosacáridos poco digeridos por enzimas humanas, y nutren a organismos que viven en el intestino y que son beneficiosos para la salud. Los prebióticos actuales están predominantemente basados en carbohidratos, pero hay otras sustancias como los ácidos grasos poliinsaturados y los polifenoles que pueden ejercer ese efecto.⁵⁰ Muchos prebióticos ya se utilizan como ingredientes en las comidas. Además, algunos pueden participar en la modulación de factores de crecimiento neural.⁵¹ También existe evidencia experimental que sugiere que la suplementación con prebióticos es efectiva contra la demencia y la enfermedad de Alzheimer.^52,53 Los prebióticos más conocidos son la oligofructosa, la inulina, la lactulosa, los oligosacáridos de la leche materna y los galactooligosacáridos.

Se han propuesto algunos mecanismos por medio de los cuales los prebióticos pueden tener efectos favorables en la salud humana:⁵⁴

1. Promueven la defensa contra patógenos al facilitar la producción de ácidos grasos por bacterias benéficas y, al reducir el pH luminal, se inhibe el crecimiento de patógenos.

2. Participan en la modulación inmunitaria al reducir las respuestas de las células T helper tipo 2 y con esto afectar la alergia.

3. Aumentan la absorción mineral al incrementar la producción de SCFA y reducir el pH; esto aumenta la solubilidad del calcio y con ello su absorción.

4. Tienen efectos metabólicos ya que benefician la homeostasis de la glucosa, la inflamación y el perfil de lípidos en los seres humanos.

5. Cuentan con efectos en la saciedad debido a que los SCFA producidos por fermentación pueden influir en las vías de la lipólisis. Además, regulan el apetito por varios mecanismos.

 
Probióticos

 Los organismos probióticos actúan bajo varios mecanismos, entre ellos, su adhesión al lumen intestinal, su competencia con patógenos por nutrientes y su unión a receptores, la fortificación de la barrera de mucosa, la producción de bacterioquinas, la modulación de la cinética celular, la estimulación de la respuesta inmune del hospedero, tanto innata como adaptativa, y la producción de moléculas señalizadoras vía sistema nervioso central (SNC).⁵⁵ Algunos probióticos ya están disponibles a nivel comercial, entre ellos Lactobacillus, Streptococcus, algunos géneros de Saccharomyces y Bifidobacterium.⁴² En varios estudios, la ingesta oral de Lactobacillus spp., Eschericia coli y Bifidobacterium spp. ha probado ser beneficiosa para el tratamiento de ciertas enfermedades.⁴¹

Los probióticos son capaces de ayudar a prevenir las enfermedades cardiovasculares al regular el metabolismo de lípidos. Individuos tratados con probióticos han presentado reducciones importantes en el colesterol total y el colesterol asociado con lipoproteínas de baja densidad (LDLc).⁵⁶ También existe información convincente que señala que los probióticos alivian los síntomas de la depresión, aunque se sugiere realizar más estudios al respecto.⁵⁷

En estudios de infecciones por Clostridium difficile (ICD) han mostrado una disbiosis caracterizada por la desaparición de Bacteroidetes, una alta reducción de Firmicutes y un incremento masivo en la abundancia de Proteobacteria.⁵⁸ El tratamiento con TMF incrementa la abundancia de familias de Bacteroidaceae, Rikenellaceae y Porphyromonadaceae bajo Bacteroidetes y Ruminococcaceae; además, reduce las poblaciones de Proteobacteria. El TMF también permite restaurar la composición normal de ácidos biliares en el colon, y este proceso es central en la cura y prevención de la ICD.⁵⁹

Se han descrito diversos mecanismos por los cuales los probióticos pueden beneficiar la salud del organismo, a continuación, se mencionan algunos:
1. Modulación de las funciones inmunitarias humorales mediadas por células al aumentar la actividad de las células natural killer y la actividad fagocítica.

2. Producción de ácidos orgánicos en especies de Lactobacillus y Bifidobacterium que producen ácidos acético y láctico; disminuyen el pH luminal y evitan el crecimiento de patógenos.

3. Interacción con la microbiota del intestino al interactuar con la microbiota y competir por nutrientes, mantener relaciones antagónicas y favorecer su estabilidad.

4. Interacciones probiótico-hospedero entre las cepas probióticas y tejidos del hospedero, en particular con las macromoléculas de la superficie celular.

5. Mejoras en las funciones de barrera: bacterias como Lactobacillus y Bifidobacterium incrementan la expresión de proteínas de unión estrecha; además, aumentan la expresión de genes secretores de mucosidad y así evitan la unión de patógenos a células epiteliales.

6. Síntesis de moléculas pequeñas con efectos locales y no locales por la producción de moléculas pequeñas que afectan al hospedero y su microbiota.

7. La producción de enzimas y sales biliares pueden mejorar la digestión de lactosa y el perfil de lípidos de la sangre en el organismo humano.

 

Trasplante de microbiota fecal

El trasplante de la comunidad microbiana es una estrategia para el tratamiento de algunas infecciones. Ya es un tratamiento bien establecido para atender ICD y se espera que sus alcances se expandan.⁴⁵ Kassam et al.⁶⁰ informaron el trasplante fecal de donadores saludables a sujetos enfermos, y observaron una mejora hasta de un 90% de las infecciones. En otros estudios, el trasplante de donadores sanos ha permitido erradicar la ICD y ha reducido de forma significativa los genes de resistencia a antibióticos en la microbiota fecal.⁶¹ Actualmente se utiliza de forma experimental para tratar afecciones como constipación, colitis, enfermedad inflamatoria intestinal, síndrome de fatiga crónica, esclerosis múltiple y enfermedad de Parkinson.⁶² También se plantea que esta terapia de trasplante fecal podría tener potencial para el tratamiento del asma.⁶³


Perspectivas a futuro e investigaciones emergentes

En la Figura 2 se mencionan las áreas de investigación emergentes que pueden aplicarse al estudio de microbiomas en el ámbito de la medicina.





Avances en multiómica

Los avances recientes permiten integrar varias de las ómicas para caracterizar el organismo humano con diversas perspectivas integradoras; estas ómicas incluyen genómica, metabolómica, microbiomas, viromas, proteomas y exposomas, entre otras. Al considerar estas diferentes áreas de forma combinada, se pueden abordar problemas sistémicos, aun cuando los mecanismos no se han dilucidado totalmente.⁶⁴ Se espera que los avances en las tecnologías de secuenciación permitan análisis más económicos y con esto recomendaciones terapéuticas más personalizadas.⁶⁵ Dentro de esta área se encuentra la rama de la farmacomicrobiómica, que estudia el papel del microbioma en la modulación de las respuestas a fármacos y sus efectos terapéuticos.⁶⁶ Los estudios farmacomicrobiómicos, junto con otras áreas de las ómicas, apuntan a dilucidar interacciones tipo microbioma-fármacos, de manera tal que se puedan desarrollar más las estrategias de medicina personalizada.⁶⁷


Probióticos de nueva generación y biología sintética

Recientemente ha crecido con rapidez la industria dedicada a los probióticos o a especies microbianas beneficiosas para la salud. Dada la importancia que tiene el microbioma intestinal en la salud humana, se ha visto como un objetivo potencial para la aplicación terapéutica de la biología sintética.⁶⁸ Existe una necesidad importante en el desarrollo de probióticos diseñados específicamente para percibir y, a partir de ello, responder a estímulos ambientales basados en condiciones individuales internas.⁶⁹ El uso de bacterias diseñadas sintéticamente para la producción de probióticos ha sido exitoso para tratar varias enfermedades en modelos con animales.^68,70 A futuro, se piensa diseñar cada vez más tratamientos para enfermedades complejas y multifacéticas relacionadas con disbiosis intestinales.⁶⁸


Inteligencia artificial y machine learning

El uso de inteligencia artificial permite analizar grandes cantidades de información de forma más ágil. Se plantea también el posible uso de herramientas como machine learning (ML) para el desarrollo de terapias basadas en microbiomas, así como para descubrir cómo diseñar y caracterizar las estrategias médicas asociadas con microbiomas.⁷¹ Con ML se facilita el diseño de terapias y también la predicción de interacciones entre los fármacos y el microbioma.⁷² Los algoritmos pueden facilitar el diagnóstico de enfermedades, el desarrollo de fármacos, los planes de tratamientos personalizados y la predicción de respuestas de salud.^71,73,74


Nanotecnología

Existen grandes oportunidades de crear estrategias innovadoras que combinen los microbiomas con la nanotecnología para atender padecimientos como el cáncer. También existe una gran cantidad de herramientas que dispone el área de la nanotecnología que podría ser aplicada para la intervención en el microbioma, como la creación de recubrimientos hidrofílicos, el control de liberación de fármacos en cápsulas, la modificación de superficies y las propiedades físicas de sustancias, entre otras.⁷⁵ Relacionado con esta área, la impresión en 3D podría servir para diseñar tratamientos personalizados, como la impresión de tabletas farmacéuticas.⁷⁶


Terapia con bacteriófagos

La terapia con bacteriófagos también se presenta como una posibilidad para lidiar con bacterias patógenas ya que, en ella, se pueden usar virus para infectar alguna bacteria que pueda ser peligrosa.⁴¹ Se espera que el uso de fagos modificados pueda ser una terapia para enfermedades asociadas con la microbiota.⁴¹ Un reto importante de la fagoterapia es entender mejor la taxonomía de estos virus dentro de la “materia oscura” biológica, es decir, aquellos entes bióticos que no se conocen, y alcanzar estudios más descriptivos que permitan comprender de forma clara la biología de los fagos y su impacto en comunidades ecológicas complejas como el microbioma humano.⁷⁷



Desafíos

Se espera que para el futuro se requiera aumentar la capacidad de biosíntesis de las especies comunes de probióticos, por lo cual se aumentaría la versatilidad de terapias que pueden disponer de estas especies como mecanismo de distribución de fármacos.⁷⁸ También se espera reunir cada vez de forma más integral los aportes y las perspectivas de la química, la farmacia, la biología, la bioinformática, la nutrición, la medicina y otras áreas afines para construir abordajes cada vez más especializados en la medicina de precisión y tratamientos y diagnósticos clínicos más especializados.

Conforme avanzan los sistemas terapéuticos más complejos, se deben considerar temas de seguridad y estabilidad a largo plazo como el riesgo de transferencia horizontal de genes, además del riesgo de introducir organismos nuevos que sean más difíciles de remover eventualmente.⁶⁸ Es importante desarrollar mecanismos que permitan la lisis y destrucción de las bacterias diseñadas para garantizar la seguridad de los pacientes y evitar posibles efectos adversos. Existen aún riesgos y márgenes que deben ser contemplados para diseñar constructos genéticos más robustos y menos susceptibles a errores. Es medular contar con más mecanismos que sirvan para la desactivación de los sistemas de probióticos cuando sea necesario.⁶⁸

Para el uso de biología sintética en abordajes terapéuticos y de diagnóstico de condiciones asociadas con la microbiota, es importante considerar que las enfermedades muchas veces son complejas y no dependen de un único compuesto. Por ello, los probióticos que se utilicen para diagnóstico especialmente, deberían contar con una gran versatilidad que permita ayudar a evaluar diferentes parámetros de manera simultánea.



Conclusiones

Los estudios del microbioma pronto serán parte fundamental en el área médica. Al mismo tiempo, los avances en tecnologías de secuenciación y biología sintética y las aplicaciones de inteligencia artificial en el procesamiento de datos permiten nuevos abordajes en diagnósticos, tratamientos y análisis clínicos de diversas enfermedades. Existe una gran cantidad de evidencia que asocia las características de los microbiomas y sus posibles interacciones con la salud humana, ciertas enfermedades y el procesamiento de fármacos, entre otras.

Aún es un reto diseñar tratamientos y métodos de diagnóstico que sean seguros y confiables. Sería importante estudiar con más detalles los efectos de otro tipo de organismos en el microbioma, como hongos, virus, arqueas y protozoarios. En el área de modificación genética de probióticos será necesario desarrollar mecanismos que prevengan posibles fallas o proliferaciones excesivas de microorganismos introducidos. Sin embargo, lo más probable es que, con el tiempo, estos sistemas sintéticos se logren perfeccionar para atender las necesidades y cumplir con los estándares clínicos y las normas de calidad.

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