Jeffrey Gordon ha sido el pionero en el estudio del microbioma humano, el conjunto de microorganismos que habitan nuestro intestino (decenas de billones: varias veces más que el total de nuestras propias células) y su influencia en la salud humana, no solo en la nutrición, la digestión y el metabolismo (diabetes, obesidad, malnutrición) sino también en el desarrollo neurológico e inmunitario de niños y jóvenes.
Bonnie L. Bassler y E. Peter Greenberg son pioneros en el estudio de la comunicación entre bacterias mediante la emisión de ciertas sustancias, y de cómo la formación de grandes grupos genera un comportamiento diferente al que tienen cuando están aisladas. Es lo que se denomina quorum sensing (término acuñado por Greenberg en un artículo científico de 1994).
En este instante, mientras lee estas líneas, el universo de microorganismos que habita su intestino está inmerso en una frenética actividad. Usted no es consciente, pero la relaciones que mantiene ese conjunto billonario de bacterias, virus y hongos que viven en su tripa le interesan. Porque del resultado de sus interacciones, batallas y pactos de convivencia depende, en buena medida, su salud.
El estado de la microbiota influye en nuestro metabolismo o en el funcionamiento de nuestro sistema inmunitario, pero también tiene mucho que decir en cómo respondemos a algunas terapias o en nuestro riesgo de desarrollar algunas enfermedades crónicas, tal y como están demostrando estudios recientes.
Cada vez conocemos mejor su papel. Y esto es gracias a investigadores como Jeffrey Gordon, Bonnie L. Bassler y Peter Greenberg, pioneros en el estudio de estos microorganismos con los que convivimos. Gordon fue el primero en demostrar la importancia de las relaciones de intercambio de nutrientes entre la microbiota y el huésped y Bassler y Greenberg pusieron de manifiesto, entre otros hallazgos, el papel clave que cumple la comunicación bacteriana. Esa mirada conjunta les valió el pasado mes de junio la concesión del Premio Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica 2023.
"Sus descubrimientos están permitiendo aplicaciones terapéuticas innovadoras y la búsqueda de nuevos tratamientos efectivos contra bacterias resistentes a antibióticos", destacó el jurado, presidido por Pedro Miguel Echenique.
Apenas unos días antes de que acudan a Oviedo a recoger el galardón, EL MUNDO charla con ellos.
Los tres científicos están emocionados, "honrados" de recibir este premio que "es un reconocimiento a todos los estudiantes y colegas talentosos con los que hemos tenido el privilegio de trabajar a lo largo de estos años", en palabras de Jeffrey Gordon (Nueva Orleans, EEUU, 1947), biólogo y director del Centro de Ciencias del Genoma y Biología de Sistemas de la Universidad de Washington en St. Louis.
"Todos hemos construido una maravillosa comunidad en torno a la creencia compartida de que la innovación y los descubrimientos nacen de entornos de colaboración respetuosa, empática y de apoyo mutuo, donde todos podemos compartir libremente ideas sin temer a decir 'no lo sé'. Este galardón es un reconocimiento a ese ambiente de colaboración y empatía que esperamos que pueda contribuir a largo plazo a mejorar la salud humana a través de un conocimiento profundo de las relaciones entre los humanos y las comunidades microbianas que viven en y con nosotros", resume el investigador, que en 2019 recibió el premio Fronteras del Conocimiento de la Fundación BBVA en la categoría de Biología y Biomedicina.
Este premio valida la creatividad, la dedicación y el ingenio de los miembros de mi equipo y la importancia de sus descubrimientos. Reconoce a toda la comunidad de científicos de este campo y da cuenta de que lo que hacemos es importante", coincide Bonnie L. Bassler (Chicago, EE. UU., 1962), bioquímica y directora del Departamento de Biología Molecular de la Universidad de Princeton.
"Es un gran honor. Es increíble recibir este reconocimiento", añade, por su parte, Peter Greenberg (Nueva York, EEUU, 1948), catedrático de Microbiología de la Universidad de Washington, quien subraya que, además de la satisfacción personal, siente una alegría especial porque el premio también va a suponer un importante impulso colectivo para el área de investigación a la que se dedica desde hace décadas.
Nos da la oportunidad de llegar a los niños, que conozcan las maravillas del mundo microbiano y por qué es tan importante estudiar a los microbios
"Yo tengo 74 años. Sigo trabajando porque me encanta lo que hago, pero en este punto de mi carrera el premio no va a suponer un especial impulso para mí. Nosotros somos la cara de un campo científico activo y vibrante y este galardón atrae la atención sobre esta área, la pone en el foco de los jóvenes aspirantes a microbiólogos. Y cuantas más mentes jóvenes vengan a nuestra área de investigación, mejor será", remarca.
Además, continúa Greenberg, este premio también atrae la atención de biólogos de otras áreas e incluso científicos de otros campos distintos a la biología. Nuestro trabajo, de muchas maneras, es generalizable y nos está ayudando a entender la biología de la comunicación y la cooperación".
"Nuestro trabajo puede ser instructivo para científicos de otras disciplinas", añade el investigador, que no quiere dejar de recordar que el premio "nos da la oportunidad de llegar a los niños, a las escuelas, y que conozcan las maravillas del mundo microbiano y por qué es tan importante estudiar a los microbios".
Greenberg asegura no haber sido un estudiante brillante en el instituto. "Me gradué a duras penas. Pero una clase capturó mi atención, la de biología. Fuimos de excursión a la costa a estudiar las pozas que deja la marea. Y me fascinaron las criaturas marinas y su capacidad para sobrevivir en entornos inhóspitos". A partir de ahí, recuerda, decidió que quería ser biólogo, y durante su formación universitaria, un curso de microbiología le entusiasmó. Ya nunca perdió el interés por comprender las particularidades del minúsculo mundo con el que convivimos.
En este punto, Bassler destaca el hecho de que el galardón reconozca la importancia de la ciencia básica, la investigación que pretende conocer las claves de lo que ocurre en nuestro organismo o en la naturaleza sin un fin clínico predeterminado.
"Tuvimos una corazonada y la seguimos, empezando por lo que podía parecer una curiosidad sin importancia, el brillo que producían unas bacterias en la oscuridad", recuerda. Ese camino, sin embargo, "condujo a toda una nueva comprensión de los microbios y de la profunda importancia de sus interacciones, que tenían unas ramificaciones tremendas para la salud humana", detalla.
Se refiere Bassler a los estudios que, de forma independiente, realizaron Greenberg y ella con las bacterias bioluminiscentes Vibrio fischeri y Vibrio harveyi, que, tal y como pudieron determinar, únicamente producen luz cuando forman grandes grupos, gracias a una comunicación mediante señales químicas.
Una acción colectiva es lo que necesitan las bacterias para poder desencadenar con éxito una infección
Estos científicos demostraron que el comportamiento de las bacterias es diferente cuando están en grandes grupos, actúan bajo lo que se denomina quorum sensing, un fenómeno que les permite comunicarse y llevar a cabo comportamientos colectivos, como si 'trabajaran' en grupo. Además, el trabajo de estos investigadores también puso de manifiesto que las bacterias de distintas especies también pueden comunicarse a través de distintas señales, una interacción clave para muchos procesos.
"Sabemos que ese mecanismo es la norma en el mundo bacteriano", subraya Bassler. Sus investigaciones, por ejemplo, han permitido demostrar que el quorum sensing es esencial para las bacterias patógenas, porque "una acción colectiva es lo que necesitan las bacterias para poder desencadenar con éxito una infección", ejemplifica.
"Nuestro grupo descubrió señales casi idénticas a las señales para controlar la luz que estábamos estudiando en una bacteria patógena denominada Pseudomonas. Esta bacteria es capaz de causar infecciones muy difíciles de tratar en personas quemadas, pacientes con trastornos inmunitario o personas con un trastorno genético, la fibrosis quística, así como en pacientes que han sufrido una infección tras la implantación de un dispositivo médico. Ahora sabemos que esos sistemas de señalización son muy comunes en las bacterias y hay un intenso interés en dirigirse a ellos con el objetivo de ser capaces de manipular bacterias en beneficio de los humanos. El potencial de aplicaciones es incontable", apunta por su parte Greenberg, quien desliza que un gran logro sería poder "desarrollar fármacos que interfieran en la comunicación bacteriana".
El microbioma ofrece fascinantes nuevas oportunidades para identificar mecanismos relacionados con la enfermedad, hallar dianas y descubrir nuevos agentes terapéuticos
El grupo de Bassler, de hecho, ha demostrado que es posible interrumpir los circuitos de comunicación bacteriana a través de terapias basadas en pequeñas moléculas que inhiben la virulencia de algunas infecciones. "Dado que estos compuestos se dirigen al comportamiento bacteriano, no al crecimiento de las bacterias, este tipo de terapias son mucho menos vulnerables al desarrollo de mecanismos de resistencia como los que se producen ante los antibióticos", indica la investigadora, quien subraya que su trabajo "proporciona sorprendentes nuevas avenidas para combatir a las bacterias patógenas".
Los tres investigadores premiados que el próximo viernes recogerán su Premio Princesa de Asturias en Oviedo coinciden en señalar que el futuro de este campo de estudios es más que prometedor. Muchas de las respuestas que explican por qué enfermamos, qué riesgo tenemos de sufrir complicaciones o cuáles son las razones de que a veces nuestro organismo no responda a las terapias están ocultas en nuestro intestino. Hemos empezado a conocer la importancia del microbioma, pero sin duda en los próximos años, conoceremos mucho mejor el papel que cumple en nuestra salud y cómo podemos utilizarlo en nuestro beneficio.
Resume de forma certera ese horizonte esperanzador Jeffrey Gordon: "El microbioma ofrece fascinantes nuevas oportunidades para identificar mecanismos relacionados con la enfermedad, hallar nuevas dianas para los tratamientos y descubrir nuevos agentes terapéuticos".
Y añade que "trabajar en esta área de estudio atraviesa las fronteras tradicionales de las disciplinas científicas y está proporcionando importantes avances en nuestra comprensión de cómo la fisiología humana está conformada por las comunidades microbianas. Además, también está cambiando nuestra comprensión de la contribución microbiana a las enfermedades no transmisibles".
El calibre de las investigaciones de Jeffrey Gordon es tal que cada año, más de 18.000 citas hacen referencia a sus trabajos en todo el mundo. Y en esta ocasión, la mención de su nombre va unida al undécimo premio Fronteras del Conocimiento que la Fundación BBVA acaba de otorgar en la categoría de Biología y Biomedicina. "Por su descubrimiento fundamental de la importancia de la microbiana intestinal para la salud humana", señala el acta del jurado.
En palabras de Gordon, "mucha gente piensa en microbios en términos de guerra, pero nosotros los vemos como amigos. Somos microbioma, células humanas y componentes genéticos". Las bacterias que viven en el tracto intestinal funcionan en simbiosis con el organismo, "no son nuestras enemigas. No podemos vivir sin ellas; hay una colaboración constante entre entre las decenas de billones de microbios de nuestro cuerpo y nosotros mismos", remarca el galardonado. De hecho, agrega, "hay cien veces más genes microbianos que humanos en nuestros cuerpos, así que en ese sentido somos más microbianos que humanos".
Junto a su equipo, fue el primero en demostrar la importancia del microbioma intestinal en la regulación de la fisiología animal. Sus primeros hallazgos abrieron las puertas para que otros muchos grupos de científicos de distintos países estudiaran el papel de los microorganismos que habitan el intestino en la salud y enfermedades como la obesidad, la diabetes o la afección inflamatoria intestinal, incluso sus implicaciones en distintas patologías neurológicas y en la respuesta a los fármacos.
"Cautivado" por la riqueza del microbioma y consciente de que para "llegar lejos hay que viajar en grupo", plantea la posibilidad de un componente microbiano en el desarrollo del parkinson. "Hay estudios preclínicos que apuntan a su relación con el Alzheimer", puntualiza Gordon, que se licenció en Medicina por la Universidad de Chicago en 1973 y, tras realizar una estancia de investigación postdoctoral en los Institutos Nacionales de la Salud en 1981, se incorporó a la Universidad de Washington en San Luis (Misuri, Estados Unidos), en la que permanece desde entonces.
El jurado ha destacado también que su trabajo fue fundamental en el uso de trasplantes de microbiota fecal contra la colitis y no se descarta que pueda ser beneficioso para otras dolencias del ser humano. La investigación en este campo de la biomedicina tiene un gran potencial para el desarrollo de futuras terapias.
Como explica Gordon, "nuestros estudios se han centrado en averiguar qué es lo normal en las comunidades de microbios intestinales, cuáles son las desviaciones de lo normal y si éstas pueden ser causas de una enfermedad". No se trata de determinar, por ejemplo, qué microorganismos engordan o adelgazan. No es tan simple. A tenor de sus años de investigación, "el efecto de cada microbioma es personal, porque lo importante es la interacción entre los microorganismos y las células del portador".
Otra de sus destacadas observaciones es que de la misma manera que las bacterias presentes en el intestino influyen en la aparición de la obesidad, en los niños malnutridos, no sólo la dieta, sino la alteración del microbioma también contribuye a diversos fallos en el desarrollo neurológico y del sistema inmune a largo plazo.
El interés de Gordon por la flora intestinal humana surgió a raíz de sus investigaciones en la formación del intestino. Buscando las señales químicas que las células se intercambian mientras construyen el intestino, descubrió que también los microorganismo de la flora intestinal se relacionan constantemente con nuestras células y realizan tareas esenciales como digerir nutrientes que el cuerpo es incapaz de metabolizar.
El estudio del microbioma intestinal sigue adelante en manos de Gordon y también de otros equipos de todo el mundo. Puede que lo más trascendental esté por llegar aún. En la actualidad, se está analizando su asociación con el desarrollo del cerebro y en tratamientos contra el cáncer.
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