09/11/2022 - Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Stanford construiu o primeiro modelo de microbioma sintético, construído inteiramente do zero e englobando mais de 100 espécies diferentes de bactérias. Espera-se que a conquista revolucione a pesquisa do microbioma intestinal, oferecendo aos cientistas um modelo de trabalho consistente para experimentos futuros. Trilhões de micróbios vivem dentro de nossas entranhas. Talvez uma das descobertas mais significativas da ciência médica nas ...
últimas décadas tenha sido a profundidade com que esses micróbios influenciam nossa saúde geral. Desde afetar o funcionamento das drogas que consumimos até modular nosso sistema imunológico, o microbioma intestinal desempenha um papel poderoso em todos os aspectos de nossa saúde. Também é incrivelmente complexo. Duas pessoas não compartilham exatamente a mesma composição do microbioma intestinal. E embora os pesquisadores frequentemente se debrucem sobre as maneiras pelas quais bactérias específicas influenciam os mecanismos metabólicos, tem sido difícil traduzir essas descobertas em terapias clínicas reais para humanos.
Michael Fischbach, autor correspondente do novo estudo, disse que a base para esta pesquisa foi a percepção de que a ciência precisa de algum tipo de modelo objetivo de microbioma intestinal para que os estudos possam entender melhor quais intervenções específicas levam a resultados benéficos à saúde. Fischbach disse que havia dois fatores motivacionais específicos subjacentes a esta pesquisa que durou mais de cinco anos.
“Primeiro, ficamos intrigados com os experimentos nos quais uma amostra fecal (completa, indefinida) foi transplantada de humano para camundongo e um fenótipo apareceu (por exemplo, resposta ao anti-PD1). Fascinante, mas difícil de descobrir quais cepas/genes estão envolvidos”, explicou ele no Twitter. “Em segundo lugar, estamos interessados na química do microbioma, com ênfase nos mecanismos. Ficamos insatisfeitos com experimentos nos quais colonizamos camundongos com comunidades definidas, mas incompletas (para testar o mecanismo de uma molécula); muitas vezes falham em recapitular a fisiologia normal”.
Portanto, o primeiro passo foi vasculhar várias pesquisas anteriores sobre o microbioma humano para chegar a uma lista das bactérias mais prevalentes encontradas na maioria das pessoas. A equipe de pesquisa se concentrou em 104 espécies bacterianas e apelidou essa primeira iteração de microbioma de hCom1. Depois de cultivar cada espécie bacteriana individualmente e, em seguida, misturá-las, os pesquisadores introduziram o hCom1 em camundongos livres de germes, animais desenvolvidos para não abrigar nenhum microbioma natural. Incrivelmente, hCom1 era um ecossistema microbiano estável quando transplantado para os camundongos. Enquanto algumas espécies bacterianas se tornaram mais prevalentes do que outras, as 100 espécies encontraram um equilíbrio relativamente estável e os animais foram metabolicamente normais.
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O próximo passo foi preencher as lacunas bacterianas que provavelmente faltavam na composição microbiana original. Para fazer isso, os pesquisadores desafiaram camundongos hCom1 com uma amostra fecal humana. Com base em uma teoria chamada resistência à colonização, os pesquisadores levantaram a hipótese de que quaisquer nichos bacterianos não preenchidos no hCom1 seriam preenchidos por esses novos invasores.
Mas Fischbach observou que nem todos achavam que essa parte do experimento funcionaria. Alguns acreditavam que a amostra fecal humana ultrapassaria completamente essa comunidade artificial de bactérias que os pesquisadores haviam coletado.
"As espécies bacterianas em hCom1 viveram juntas por apenas algumas semanas", explicou Fischbach. "Aqui estávamos, apresentando uma comunidade que coexistiu por uma década. Algumas pessoas pensaram que iriam dizimar nossa colônia."
O desafio foi bem-sucedido. Na maior parte, a comunidade bacteriana reunida pelos pesquisadores resistiu à batalha com um microbioma humano.Descobriu-se que cerca de 20 novas espécies bacterianas colonizaram hCom1 com sucesso, e um pequeno punhado de bactérias previamente selecionadas morreu. Por fim, os pesquisadores catalogaram 119 cepas bacterianas, apelidando essa segunda geração de microbioma de hCom2. Verificou-se que essa comunidade de microbioma hCom2 funciona tão efetivamente quanto qualquer composição microbiana geral em camundongos.
“Camundongos colonizados por hCom2 parecem imunologicamente normais, têm metabólitos derivados de microbioma semelhantes e exercem resistência à colonização contra E. coli”, disse Fischbach. “Há melhorias a serem feitas, mas achamos que o hCom2 (em sua forma atual) é um bom sistema modelo do microbioma”.
E agora? Bem, Fischbach e sua equipe estão ansiosos para levar seu modelo de microbioma ao maior número possível de pesquisadores. Eles acreditam que o impacto real deste trabalho virá da pesquisa de outros cientistas, permitindo, pela primeira vez, um modelo de microbioma consistente para estudos. Mais adiante, os pesquisadores vislumbram um futuro em que os pacientes recebem transplantes de comunidades de bactérias modificadas. Trabalhando para isso, Fischbach é diretor da recém-fundada Stanford Microbiome Therapies Initiative (MITI). A iniciativa melhorará seus modelos de microbioma.
O novo estudo foi publicado na Cell.
Fonte: Universidade de Stanford