¿Cuándo podrá la ciencia modificar los microorganismos de nuestra microbiota?

Nuestros microorganismos (o microbiota) son capaces de producir sustancias que nos benefician (como vitaminas), que nos protegen (como bacteriocinas o antibióticos) y transforman otras que son necesarias para nuestra salud.

Estas características pueden exhibirlas a lo largo del tracto gastrointestinal o bien, en un punto concreto. Depende de que las condiciones ambientales activen o desactiven, directa o indirectamente, a los genes o procesos implicados.

Ante tantos eventos microbiológicos que se suceden por nuestro cuerpo, ¿no sería interesante que ocurrieran en el momento y en el lugar donde se necesitan? ¿o que además dispusiéramos de un catálogo de bacterias dotadas de otras características diseñadas “a la carta” en base a nuestras necesidades?

Sería maravilloso disponer de especies capaces de proporcionar una determinada molécula, con efecto terapéutico, en un punto específico del organismo. O contar con bacterias capaces de eliminar únicamente patógenos y/o bacterias resistentes a antibióticos.

También tener grupos que interaccionasen con los distintos componentes del tracto intestinal y fueran capaces de corregir procesos como la diarrea o el estreñimiento, antes incluso de que sucedieran.

Además, con todo lo que hoy en día se conoce del efecto de la microbiota sobre el sistema nervioso y su implicación en procesos como la depresión, podríamos desarrollar microorganismos capaces de regular el estado de ánimo o el comportamiento.

Sería increíble, aunque a simple vista parece ciencia ficción, ¿verdad? Pues no está tan lejos de la realidad. La ciencia ya se ha puesto manos a la obra.

Cómo modificar los microorganismos de nuestro cuerpo

Para dar los primeros pasos uniremos dos conceptos: ingeniería y microbioma. En primer lugar, la ingeniería consiste en el uso de los conocimientos científicos y tecnológicos para diseñar y construir estructuras, máquinas y otros objetos útiles para la sociedad.

Por su parte, el microbioma hace referencia al conjunto de microorganismos que habitan un determinado lugar, también en nuestro cuerpo.

Unir ambos conceptos puede resultar algo sorprendente, ya que hacer ingeniería con seres vivos puede resultar ciencia ficción. Aún más cuando el estudio se centra en un grupo tan numeroso y tan diferentes entre ellos como son los microorganismos.

Sin embargo, ya existe una disciplina que se ocupa de ello: la biología sintética. Esta se dedica a desarrollar los mecanismos necesarios para que, en última instancia, un organismo vivo sea capaz de manifestar cualidades nuevas.

Actualmente, ya se usan microorganismos con características que pueden ser útiles para el ser humano y el medio ambiente. Estos pueden producir sustancias de interés desde un punto de vista biotecnológico, de forma controlada y constante.

Incluso, desde un punto de vista médico, ya se han estudiado microorganismos capaces de producir proteínas para el tratamiento de algunas enfermedades como la diabetes, enfermedades inflamatorias, obesidad y ciertas infecciones.

Investigaciones pioneras en la modificación del microbioma

La mayor parte de la investigación realizada hasta el momento se ha dirigido a intentar restablecer la microbiota alterada mediante el uso de diferentes estrategias. Por ejemplo, con el uso de probióticos, prebióticos e, incluso, llevando a cabo trasplantes fecales.

Pero ahora la ingeniería del microbioma se presenta como una herramienta con infinidad de posibilidades desde el punto de vista clínico, ambiental y biotecnológico.

Actualmente, los investigadores están analizando las condiciones en las que un microorganismo realiza una determinada actividad de interés para el humano. De este modo, podríamos identificar en qué punto se dan esas condiciones para que un determinado estímulo provoque la respuesta esperada y que ese estímulo lo pueda controlar el ser humano.

Este mecanismo se estudió, por ejemplo, en una investigación relacionada con la fenilcetonuria, una afección (poco frecuente) en la cual no existe la capacidad para descomponer un aminoácido llamado fenilalanina.

En este trabajo modificaron una cepa de la conocida bacteria Escherichia coli para que ésta pudiese producir los mecanismos necesarios (enzimas) para reducir los niveles de fenilalanina en el intestino de los modelos animales para esta enfermedad.

Pare ello, utilizaron un “interruptor” (promotor) sensible al oxígeno (que se encuentra en diferentes concentraciones a lo largo del intestino). De esta forma, la bacteria actuaba en un punto en concreto, donde la concentración de oxígeno activaba dicho “interruptor”, secretando las enzimas allí dónde se necesitan.

Asimismo, en otra investigación en animales también se utilizaron bacterias modificadas para que produjeran sustancias antiinflamatorias y que “estallaban” en el intestino cuando las condiciones le eran desfavorables. Así liberaban las moléculas en puntos determinados del intestino.

Por su parte, otros microorganismos pueden ayudar a combatir bacterias patógenas o resistentes a antibióticos mediante la destrucción de sus mecanismos de supervivencia. Lo harían activando la producción de sustancias específicas para matarlas. También podrían inhibir su crecimiento. En todo caso, serían mecanismos contra una bacteria en concreto, sin alterar al resto de la microbiota ni fomentar mecanismos de resistencia, como sucede con los antibióticos.

Alterar los microorganismos pero siempre bajo control

En definitiva, quien dice una bacteria, dice que pueden ser muchas, incluso una microbiota entera. Podrían realizarse combinaciones, o mezclas de microorganismos, que estén de forma transitoria. Pero también podemos elegir otros que colonicen y se queden durante mucho tiempo, con funciones y propiedades diferentes para regularlas de forma indirecta cambiando unas pocas variables.

Sin embargo, podemos aprender de aquel famoso anuncio de Pirelli cuyo eslogan afirmaba: “La potencia sin control no sirve de nada”. En ciencia, no hay tecnología si no va de la mano del conocimiento de los mecanismos de control que permitan “abortar” estos procesos y eliminar a estas bacterias cuando ya no se necesiten.

Estamos a la puerta de una era en la que los microorganismos estarán a nuestras órdenes para utilizar sus diminutas herramientas y capacidades en algún punto de nuestro organismo dónde, cuándo y cómo le digamos.

Sobre la autora

Silvana Teresa Tapia Paniagua, Profesora interina e investigadora en el área de la Microbiología., Universidad de Málaga.

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Ir al artículo original.