«En molts aspectes, el cos humà s’assembla més a un escull de corall que no pas a un organisme individual», explica el Dr. Frederic Bushman, catedràtic de Microbiologia a la Universitat de Pennsilvània. Com els acolorits ecosistemes subaquàtics, som la llar de milers de milions de microorganismes que viuen en harmonia amb nosaltres. Anomenats conjuntament microbioma humà, aquests microbis —majoritàriament bacteris, virus i fongs— recobreixen les nostres cavitats oral i nasal, el nostre tracte digestiu i fins i tot la nostra pell.

Igual com les abelles obreres protegeixen el seu rusc, els nostres microbis duen a terme nombroses funcions que contribueixen a la nostra supervivència, des de millorar la nostra digestió fins a protegir-nos contra els patògens invasors. Algunes espècies són tan importants que eliminar-les amb els antibiòtics ens pot deixar vulnerables davant d’infeccions potencialment mortals.

A l’altre extrem de l’espectre hi trobem molts microorganismes que s’associen a la mala salut. De fet, la major part de les malalties més mortals del món —com les malalties cardiovasculars, el càncer, la diabetis i l’obesitat— s’han associat a una composició alterada del microbioma. En el cas de l’obesitat, afecció relacionada amb el 8 % de les morts al món el 2017, «hi ha indicis que el microbioma podria estar com a mínim parcialment implicat en la malaltia», assenyala la Dra. Mireia Vallès-Colomer, investigadora postdoctoral en metagenòmica computacional a la Universitat de Trento.

Aquesta informació ens podria ajudar a desxifrar els secrets biològics que donen lloc a aquestes malalties, i fins i tot ens podrien arribar a ajudar a dissenyar tractaments més efectius dirigits al microbioma. Per desbloquejar aquest potencial, ens cal comprendre d’on ve el nostre microbioma. Com que la majoria dels bacteris que el formen són anaeròbics (és a dir, moren en presència d’oxigen), molts no creixeran de manera eficient fora del cos humà. Cada vegada hi ha més evidències que suggereixen que, en realitat, són les persones que ens envolten —les nostres mares, les persones amb les quals compartim casa, i fins i tot els nostres veïns— les que més influeixen en la composició del nostre microbioma.

El paper de la socialització

Un estudi del 2019 va descobrir que el 63 % del microbioma bacterià d’un nounat es pot rastrejar fins a la microbiota intestinal de la seva mare, independentment de la via del part. Malgrat això, la transmissió de mares a fills, també anomenada transmissió vertical, només és una part de tot el conjunt. «En els bebès, no detectem moltes de les espècies bacterianes que són habituals en els adults, de manera que les devem obtenir més tard», explica Vallès-Colomer.

Dra. Mireia Vallès-Colomer. Investigadora postdoctoral en metagenòmica computacional a la Universitat de Trento.

Els adults que tenen un contacte estret tendeixen a compartir moltes soques bacterianes. Quan els microorganismes es propaguen entre persones que no són mare i fill, s’anomena transmissió horitzontal. L’objectiu de la investigació de Vallès-Colomer és obtenir un coneixement més profund de totes dues vies de transmissió i el paper que tenen en la salut dels individus, les famílies i les poblacions.

Ella i els seus col·legues han fet recentment l’estudi més ampli i divers de la transmissió del microbioma fins al dia d’avui, en el qual han avaluat la transmissió de més de 800 espècies microbianes en els microbiomes intestinal i oral de participants procedents de 20 països diferents dels 5 continents. Han analitzat la transmissió vertical de mares a fills i la transmissió horitzontal entre bessons, individus que comparteixen habitatge i persones que viuen a la mateixa ciutat.

Han trobat evidències d’una extensa transmissió del microbioma, i han identificat patrons específics per a cada tipus de microbioma, relació i estil de vida. «Sembla que les interaccions socials donen forma a la composició dels nostres microbiomes!», diu Vallès-Colomer. La implicació d’aquests descobriments és enorme per a la ciència mèdica. «És possible que hàgim de reavaluar malalties que durant molt temps hem considerat no transmissibles i tenir en compte un component transmissible relacionat amb el microbioma», afegeix.

Els investigadors també han calculat amb quina freqüència s’ha propagat cada espècie d’un hoste a un altre. Resulta que els microbis que es transmeten amb més facilitat també són els que més desconeixem, cosa que posa de manifest la necessitat de continuar investigant en aquest àmbit. És clar que les nostres xarxes socials són fonamentals per a la composició del nostre microbioma, fins al punt que fins i tot les mesures d’aïllament social per la COVID-19 sembla que n’han alterat la diversitat. «Encara tenim moltes preguntes sense resposta sobre els mecanismes de la transmissió del microbioma persona a persona i sobre com afecta la nostra salut, tot i que la nostra investigació ens ha aportat alguns indicis consistents», afirma.

El microbioma pulmonar

Tot i que tenir abundància de microbis diferents normalment és fonamental per a la nostra salut, hi ha una excepció important, els pulmons. «Als nostres pulmons, un microbioma de baixa biomassa és un signe de salut, i una gran quantitat de microbis tendeix a correlacionar-se amb la gravetat de la malaltia», explica el Dr. Bushman.

Dr. Frederic Bushman, catedràtic de Microbiologia a la Universitat de Pennsilvània.

Normalment inhalem microbis a través de la boca —que conté la segona comunitat microbiana més important del cos després de l’intestí—, però els nostres pulmons disposen de molts mecanismes que els mantenen nets i sense bacteris. Si un microorganisme supera l’acte reflex de la tos o l’esternut, normalment és expulsat pel mecanisme d’autoneteja de l’aparell respiratori.

No obstant això, quan una persona es posa malalta, sobretot a causa d’una malaltia infecciosa respiratòria, moltes espècies diferents de microorganismes tendeixen a colonitzar els pulmons, i no solament les espècies responsables de la infecció inicial. De fet, el nombre de bacteris trobats als pulmons de pacients amb una grip greu sol ser tan elevat que els metges sovint pensen que la malaltia he estat causada per un bacteri i no per un virus.

El microbioma pulmonar només apareix en abundància quan el sistema respiratori es troba greument afectat, però té el potencial de donar-nos informació vital sobre els estats patològics. Els investigadors han estudiat les comunitats microbianes que proliferen durant una infecció gripal i han trobat que determinades signatures del microbioma pulmonar estan relacionades amb una millor o pitjor evolució de la malaltia.

Durant la pandèmia, Bushman va començar a estudiar aquest fenomen en la COVID-19. L’investigador de la Universitat de Pennsilvània i els seus col·legues van fer un seguiment de pacients hospitalitzats amb COVID-19 de diferent gravetat i diferents evolucions. Van mesurar la presència d’altres virus i bacteris als pulmons d’aquests pacients per veure si podien descobrir alguna associació amb la gravetat de la malaltia. Els resultats van indicar que, efectivament, hi ha una relació. De fet, van poder utilitzar la informació que van recopilar sobre cada microbi per crear un model d’aprenentatge automàtic que podia indicar de manera precisa la gravetat de la malaltia, i si el pacient estava intubat o no.

Curiosament, fins i tot els virus inofensius que normalment es troben en els éssers humans hi eren presents en grans quantitats en condicions adverses. La direcció causal d’aquesta relació encara no es coneix completament. «És possible que el microbioma pulmonar causi una malaltia greu; que una malaltia greu alteri el microbioma pulmonar; o que hi hagi un tercer factor desconegut responsable de totes dues coses», diu Bushman.

«A mesura que sapiguem més coses d’aquesta relació, serem capaços de desenvolupar eines que puguin predir el pronòstic d’un pacient basant-nos en la signatura del seu microbioma», afegeix. Això podria ajudar els metges a determinar de manera ràpida i precisa quins pacients necessiten intervencions més agressives. En el punt àlgid de la pandèmia, quan escassejaven els respiradors d’emergència, aquest tipus d’informació hauria pogut salvat vides, ja que hauria estat possible dirigir atenció urgent als pacients que més la necessitaven.

L’estudi del microbioma humà encara és a les beceroles. Malgrat els descobriments fascinants que es fan en aquest camp cada dia, estem plens de microbis dels quals encara sabem molt poc: formes de vida que estan esperant per revelar-nos els seus secrets.

***

El Dr. Bushman i la Dra. Vallès-Colomer són ponents a The Barcelona Debates on the Human Microbiome 2022, organitzat per IrsiCaixa amb el suport de la Fundació ”la Caixa”. La vuitena edició anual d’aquesta conferència, que se celebrarà els dies 30 de juny i 1 de juliol a CosmoCaixa Barcelona, reunirà experts de renom internacional per debatre sobre els últims descobriments en aquest camp. Inscripcions  aquí.