Investigadores de la Universidad de Galway han creado la colección de microbios digitales más grande del mundo (casi un cuarto de millón de modelos informáticos) para ayudar a revolucionar nuestra comprensión del microbioma humano y su impacto en la salud. En este caso, el estudio se centra en el microbioma bacteriano: las comunidades de bacterias que viven dentro y fuera de nuestros cuerpos.
El equipo de investigadores de la universidad irlandesa creó APOLLO, una colección de 247.092 modelos informáticos avanzados, cada uno de los cuales representa los procesos metabólicos únicos de un microbio distinto que se encuentra dentro de estas comunidades. Esta base de datos sin precedentes permitirá a los científicos utilizar software para estudiar cómo funcionan los microbios dentro del cuerpo humano e interactúan con la salud y la enfermedad, para acelerar nuevos descubrimientos de salud, que de otro modo dependerían únicamente de engorrosos experimentos con organismos vivos.
El equipo creó 14.451 simulaciones por ordenador de comunidades individuales de microbiomas, basadas en muestras de la vida real, para revelar cómo varía el metabolismo microbiano según la zona corporal, la edad y las condiciones de salud
Abarcando múltiples continentes, grupos de edad y zonas corporales, APOLLO es la colección de modelos computacionales más extensa del microbioma humano creada hasta la fecha. El proyecto de investigación se basa en la experiencia de una década del equipo, procedente de generaciones anteriores de AGORA (cientos de microbios) y AGORA2 (miles de microbios).
El equipo también creó 14.451 simulaciones por ordenador de comunidades individuales de microbiomas, basadas en muestras de la vida real, para revelar cómo varía el metabolismo microbiano según la zona corporal, la edad y las condiciones de salud. Las simulaciones APOLLO también predijeron metabolitos fecales clave vinculados con la enfermedad de Crohn, la enfermedad de Parkinson y la desnutrición infantil, información que podría ayudar a dar forma a futuras estrategias de diagnóstico y tratamiento.
El trabajo fue realizado por un equipo de científicos del Centro Gemelo Metabólico Digital de la Universidad de Galway, dirigido por la profesora Ines Thiele, investigadora principal de APC Microbiome Ireland, centro de investigación de Irlanda para el estudio de la comunidad microbiológica, organizado por el University College Cork. El equipo de investigación Thiele utiliza modelos computacionales para mejorar la salud de precisión.
"Estudiar estos microbios es esencial para comprender cómo influyen en diversas afecciones y para desarrollar nuevas herramientas de diagnóstico, tratamientos y soluciones de atención médica personalizadas”
Para el Dr. Cyrille Thinnes, científico del proyecto, APOLLO marca un hito importante en el modelado personalizado del microbioma a escala mundial. “Nuestro microbioma desempeña un papel crucial en la digestión, la función inmunológica y la salud general. Estudiar estos microbios es esencial para comprender cómo influyen en diversas afecciones, desde la salud intestinal hasta las enfermedades neurológicas, y para desarrollar nuevas herramientas de diagnóstico, tratamientos y soluciones de atención médica personalizadas”.
Asimismo, Thinnes señala que captura una diversidad sin precedentes de microbios en todos los continentes, demografías y partes del cuerpo, llenando vacíos críticos en la investigación de la salud global. “Aborda preocupaciones apremiantes sobre el impacto de los estilos de vida occidentalizados, caracterizados por hábitos sedentarios, dietas procesadas y uso excesivo de antibióticos, en la diversidad y funciones microbianas”.
"Estos modelos pueden incorporar además información sobre hábitos alimentarios y condiciones de salud, lo que ayuda a generar hipótesis comprobables y recomendaciones de salud personalizadas"
Por su parte, la profesora Ines Thiele, responsable del estudio en el proyecto, afirmó: «El microbioma humano es un actor fundamental en la salud y la enfermedad, ya que interactúa de forma dinámica con su anfitrión. Para comprender estas interacciones complejas se necesita tecnología de vanguardia. Nuestra investigación integra modelos digitales tanto de microbios como de seres humanos, lo que nos permite explorar el papel del microbioma en la salud con un nivel de detalle sin precedentes”.
“En la última década, hemos pasado de un único modelo humano genérico a modelos detallados que tienen en cuenta el sexo, la fisiología y los órganos individuales. De manera similar, comenzamos con modelos de unos pocos microbios y ahora hemos ampliado para cubrir cientos de miles. Estos modelos pueden incorporar además información sobre hábitos alimentarios y condiciones de salud, lo que ayuda a generar hipótesis comprobables y recomendaciones de salud personalizadas. APOLLO representa un gran paso en el cambio hacia una atención médica de precisión habilitada por gemelos digitales, que nos acerca a la personalización de soluciones de salud para personas de todo el mundo”, concluye Thiele.