Caminos no convencionales: Del fondo del mar al estómago

Gluglú. Duro. Inhóspito. Esas tres palabras describen los pozos más profundos de los océanos y el estómago humano. No mucho, a excepción de algunos tipos de bacterias, puede sobrevivir en cualquier lugar, e incluso necesitan ser altamente especializados.

Benedikt GeierPhD, becaria postdoctoral en Escuela de Medicina de Stanfordha atravesado los dos reinos bacterianos, aprovechando una técnica de análisis químico que captura las interacciones cercanas entre las bacterias y los mundos que habitan.

Geier siempre ha estado fascinado por los organismos microscópicos y cómo sobreviven en entornos donde otros seguramente perecerían. Desde la inspección de las bacterias que habitan en los mejillones de aguas profundas hasta las que viven en el estómago y causan úlceras, Geier se asoma a otro mundo, plagado de interacciones rara vez vistas.

“La relación huésped-microbio proporciona una ventana a una de las conexiones fundamentales de la vida: conexiones que se pueden encontrar en casi cualquier lugar, incluso dentro de cada uno de nosotros”, dijo Geier.

A primera vista, las profundidades del mar y el estómago no podrían parecer más diferentes, pero las ideas que Geier busca comienzan con la misma pregunta: ¿Cómo colonizan, infectan y persisten las bacterias en su huésped?

“Todo está gobernado por un lenguaje químico que normalmente no podemos ver”, dijo Geier. Pero a través de herramientas especializadas, Geier está desentrañando esas preguntas y descifrando el funcionamiento interno íntimo de las bacterias y cómo pueden ayudar, o dañar, a su huésped.

Superpoderes bacterianos

Geier obtuvo su licenciatura en la Universidad Ludwig Maximilian en Munich, Alemania. Obtuvo su maestría en la misma universidad, donde estudió la formación de ojos en diminutos camaleones nativos de Madagascar. Luego, Geier obtuvo un doctorado en el Instituto Max Planck de Microbiología Marina, estudiando los respiraderos de aguas profundas y las bacterias simbióticas en un tipo de mejillón de aguas profundas.

Geier no esperaba hacer la transición de su carrera como microbiólogo de aguas profundas a investigador biomédico. Pero después de años de estudiar bacterias en volcanes de aguas profundas, comenzó a ver hilos comunes: a saber, las estrategias de supervivencia únicas que sustentan el toma y daca sinérgico de un microbio y su huésped.

Los organismos en todas partes dependen de las bacterias para lograr todo tipo de hazañas extrañas y salvajes: las bacterias ayudan a los mejillones de aguas profundas a utilizar el hidrógeno como energía, se cree que las bocas de los pulpos de anillos azules producen neurotoxinas paralizantes que ejercen contra los enemigos y las presas, y las bacterias ayuda a que el calamar bobtail brille. Nada de esto sería posible sin las peculiaridades de las bacterias microscópicas que funcionan en beneficio de su pareja. Los humanos también nos beneficiamos de esa asociación. Las bacterias en el intestino grueso ayudan a la digestión y regulan el metabolismo, y las bacterias en el moco y en la piel ayudan a proteger contra los patógenos.

Ilustración de Linda Amoroso

(Dato curioso: nuestras propias células son superadas en número por nuestras contrapartes microbianas 1:10).

Pero no todas las relaciones son de apoyo: las bacterias también pueden ser antagónicas. Es el cambio entre estos dos roles lo que capturó la imaginación de Geier con H. pylori, que no siempre es una bacteria “mala”.

Para investigar, Geier aprovecha algo llamado imágenes de espectrometría de masas, que distingue la composición química de una muestra en función de su masa y ubicación en el huésped. Puede que no parezca más para continuar, pero ayuda a arrojar luz sobre dónde prosperan las bacterias y las moléculas que producen, comen y extraen del huésped.

En combinación con las imágenes de espectrometría de masas, Geier utiliza otra técnica de microscopía que ayuda a establecer asociaciones entre las bacterias y los productos químicos observados con el espectrómetro de masas.

Un misterio tóxico

En enero, Geier se unió al laboratorio de manuel amievaMD, profesor de pediatría y de microbiología e inmunología, cambiando los mejillones por los mares húmedos del estómago, investigando los fundamentos microbianos de H. pylori a medida que se tambalea de bueno a malo.

La infección por H. pylori ha sido durante mucho tiempo una de las infecciones crónicas más extendidas en el mundo. Pero con la llegada de los antibióticos y los inhibidores de la secreción ácida, los afectados tienen cura.

Aún así, queda una gran pregunta.

La H. pylori suele encasillarse como una bacteria mala, pero no siempre es así. “H. pylori infecta a la mitad de la población humana del mundo, pero solo alrededor del 1% de las personas desarrollan enfermedades estomacales”, dijo Geier. Entonces, ¿cuál es el desencadenante que hace que la H. pylori se vuelva mala? “El análisis químico puede ayudarnos a resolver esa pregunta”.

Con imágenes de espectrometría de masas, los científicos como Geier pueden descubrir ubicaciones bacterianas para comprender qué hacen en su entorno natural y las redes de comunicación rastreadas a través de varios productos químicos. La esperanza es que estos datos puedan ayudar a los científicos a controlar los productos químicos producidos por las bacterias, permitiéndoles finalmente suprimir las interacciones que conducen a la infección.

“H. pylori coloniza las fosas de las glándulas estomacales”, dijo Geier. “Pero qué hace que este ambiente sea tan atractivo para la bacteria y cuál es la conversación química entre la bacteria y el estómago que hace que se vuelva tóxico es un misterio”.

Los científicos aún no saben qué sucede a nivel químico dentro de los primeros minutos u horas después de que H. pylori se encuentra con las glándulas estomacales que infecta. Geier planea cambiar eso.

“Desbloquear esta caja negra nos ayudará a comprender qué le da a esta bacteria una ventaja en el entorno hostil del estómago, un mundo en el que no pueden habitar muchas bacterias, y mucho menos prosperar con éxito”, dijo Geier. “Comenzaremos a comprender las enfermedades inducidas por H. pylori solo una vez que comencemos a preguntarnos qué hay para la bacteria”.

Ilustración de Linda Amoruso

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