Un hongo se pone cómodo
Las cepas de Aspergillus fumigatus que infectan a los humanos tienen un metabolismo significativamente alterado en comparación con otras cepas del medio ambiente. Al mismo tiempo, la infección por el hongo provoca un cambio aparente en el microbioma pulmonar humano. Investigadores del Instituto Leibniz de Investigación de Productos Naturales y Biología de las Infecciones (Leibniz-HKI) llegaron a esta conclusión tras utilizar modelos de aprendizaje automático para analizar datos genómicos de unas 250 cepas fúngicas y datos del microbioma pulmonar de 40 pacientes.
Las esporas de Aspergillus fumigatus pueden inhalarse y colonizar el pulmón humano. Las herramientas bioinformáticas pueden analizar la información genética del hongo y ayudar así a comprender cómo éste moldea el microbioma pulmonar en su propio beneficio.
Farida Tey & Mohammad Mirhakkak/Leibniz-HKI
El hongo Aspergillus fumigatus está ampliamente distribuido en el medio ambiente, donde desempeña importantes funciones ecológicas. Al mismo tiempo, es un patógeno oportunista de los seres humanos. Esto significa que puede infectar a personas con un sistema inmunitario debilitado y causar enfermedades potencialmente mortales como la aspergilosis. El tratamiento es difícil debido al limitado número de fármacos disponibles para las infecciones fúngicas.
Sin embargo, como han descubierto los investigadores del Leibniz-HKI, las cepas fúngicas que se encuentran en el medio ambiente y las cepas clínicas procedentes de muestras de pacientes difieren significativamente. En un estudio anterior, el equipo ya descubrió que la información genética de unas 250 cepas de Aspergillus fumigatus de distintos orígenes sólo coincidía en un 70 por ciento. En comparación, la información genética de humanos y cerdos es idéntica en un 95 por ciento.
"En el estudio actual nos centramos en el impacto de estas diferencias genómicas en el metabolismo fúngico en presencia de un microbioma pulmonar complejo", explica Gianni Panagiotou, director del estudio. Panagiotou dirige el departamento de Dinámica del Microbioma de Leibniz-HKI y es profesor en la Universidad Friedrich Schiller de Jena (Alemania). "Entender qué podría impulsar el crecimiento fúngico, y por tanto la supervivencia, de A. fumigatus en diferentes hábitats podría avanzar en el desarrollo de estrategias profilácticas o terapéuticas para controlar los niveles del hongo patógeno".
El equipo de investigación desarrolló modelos informáticos que predicen las reacciones metabólicas y los productos de las 250 cepas diferentes, basándose en los datos del genoma y en el conocimiento actual de las vías metabólicas. "Al hacerlo, descubrimos que las cepas clínicas difieren significativamente de las cepas ambientales, especialmente en el área de la síntesis de aminoácidos", afirma Mohammad Mirhakkak, uno de los dos autores principales.
Mirhakkak y su coautor Xiuqiang Chen utilizaron entonces el modelo que habían desarrollado para estudiar muestras de 40 pacientes con fibrosis quística antes y después de una infección confirmada por Aspergillus fumigatus. Gracias a los datos del metagenoma de las muestras, pudieron descifrar la composición del microbioma pulmonar antes y después de la infección. En otras palabras, determinaron los microorganismos que viven en los pulmones de cada paciente. "Utilizamos estos datos para alimentar nuestro modelo y descubrimos que Aspergillus fumigatus parece moldear el microbioma pulmonar a su favor", explica Chen. Incluso cuando los investigadores simularon los llamados knockouts -cepas de hongos que no son viables por sí mismas porque se han desactivado ciertas vías metabólicas- sobrevivieron gracias a la ayuda del microbioma pulmonar. Al menos en la simulación informática, otros microorganismos se hicieron cargo de la producción de metabolitos vitales.
"Nuestros resultados demuestran que, a la hora de desarrollar nuevos fármacos, hay que tener en cuenta, por un lado, la enorme variabilidad del metabolismo de Aspergillus fumigatus y, por otro, que también hay que tener presente todo el microbioma", dijo Panagiotou.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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