Este método de "huellas dactilares" del microbioma ha ayudado a mostrar las fuentes maternas de microbios para los microbiomas de los bebés humanos o las crías de ratón. además de mostrar una extrema persistencia de cepas microbianas intestinales en gemelos humanos adultos que vivían separados después de cohabitar durante décadas.
Ahora Koo y Morrow han dirigido sus estudios de estabilidad de cepas microbianas a bebés y niños humanos, edades poco después del nacimiento (alrededor de 6 meses) a 6 años. En general, encontraron que había patrones individualizados de especificidad de cepas microbianas a medida que se desarrollaban los microbiomas intestinales del bebé.
El ecosistema microbiano del intestino infantil comienza con cambios a corto plazo en la composición microbiana que eventualmente se resuelven en una composición microbiana estable. el foco del estudio actual. Estas interacciones estables microbio-huésped son esenciales para una digestión eficiente de los alimentos. desarrollo inmunológico saludable y resistencia a la colonización con patógenos.
En general, La comunidad microbiana intestinal temprana está dominada por microbios que pueden alimentarse de los carbohidratos presentes en la leche materna o la fórmula. tal como Bifidobacterium adolescentis .
A medida que el bebé crece, la transición a alimentos sólidos y el crecimiento físico dan como resultado cambios en la estructura espacial del intestino, lo que contribuye a la variación en el entorno físico y químico que proporciona nuevas oportunidades de nicho ecológico para el crecimiento de cepas microbianas. Esta transición del ecosistema se correlaciona con la aparición de Bacteroidetes, como Bacteroides vulgatus - dentro de la estructura de la comunidad microbiana intestinal ".
Casey Morrow, Doctor., Universidad de Alabama en Birmingham
Los investigadores de la UAB aplicaron su técnica de huella microbiana a dos conjuntos de datos de secuenciación de ADN metagenómico, de estudios previamente publicados por otros, de muestras fecales de bebés y niños pequeños recolectadas como una serie de tiempo. El primer grupo de 31 bebés tuvo muestras recolectadas poco después del nacimiento y al 1, 2 y 3 años.
Catorce de esos niños recibieron múltiples tratamientos con antibióticos, que puede alterar el microbioma intestinal; el resto no tenía antibióticos. El segundo conjunto de datos incluyó a nueve bebés que fueron muestreados desde los 6 meses de edad hasta los 6 años; cuatro de los nueve habían recibido múltiples antibióticos.
De los 17 bebés del primer conjunto de datos que no habían recibido antibióticos durante los tres años posteriores al nacimiento, Se observó un patrón específico para bebés para las cepas microbianas estables e inestables. Solo un bebé no tenía cepas estables identificadas de las 20 especies bacterianas analizadas. Para los 14 bebés que recibieron múltiples dosis de antibióticos, 10 mostraron un patrón único de cepas transitorias que aparecieron durante un corto tiempo después de múltiples tratamientos con antibióticos.
Para el segundo conjunto de datos, los investigadores de la UAB analizaron la estabilidad de la cepa microbiana intestinal de Bacteroides vulgatus y Bifidobacterium adolescentis hasta seis años después del nacimiento. Encontraron patrones específicos individuales de diferentes cepas microbianas dominantes que eran independientes de la exposición a los antibióticos y el modo de nacimiento.
En tono rimbombante, no hubo un vínculo obvio entre los cambios de tensión en B. vulgatus y B. adolescentis . Por ejemplo, un bebé que recibió múltiples antibióticos tuvo cambios limitados en B. vulgatus cepas como B. adolescentis las cepas cambiaron ampliamente, mientras que otro bebé que recibió múltiples antibióticos tuvo el patrón opuesto de cambios de tensión.
Los investigadores también vieron varios ejemplos de cambios transitorios de cepas microbianas durante períodos cortos, sin tratamientos con antibióticos, seguido de la recuperación a la cepa dominante. Aunque se desconoce la fuerza impulsora de esos cambios, Hubo varios casos en los que una cepa completa específica del bebé cambió para B. vulgatus y para B. adolescentis ocurrió. Los metadatos de esos bebés no mostraron una correlación obvia de esos cambios con el sexo, país de origen, modo de parto o si el bebé desarrollaría diabetes.
"Los resultados de nuestro análisis utilizando ambos conjuntos de datos destacan que el cambio de cepas microbianas es inherente al ecosistema microbiano del intestino infantil en desarrollo, "Koo y Morrow dijeron". Además, los resultados de nuestro estudio apoyan el uso del método de rastreo de cepas para monitorear el desarrollo de una comunidad microbiana estable y saludable ".
Día siguiente, Koo y sus colegas han utilizado su herramienta de huellas dactilares de microbios en estudios previos de seguimiento de tensión. En 2017, encontraron que los microbios de los donantes de heces, utilizados para tratar a pacientes con infecciones recurrentes por Clostridium difficile, permanecían en los receptores durante meses o años después de los trasplantes fecales.
En 2018, demostraron que los cambios en el tracto gastrointestinal superior a través de la cirugía de la obesidad condujeron a la aparición de nuevas cepas de microbios. En 2019, analizaron la estabilidad de nuevas cepas en individuos después de tratamientos con antibióticos, y a principios de este año, hicieron el estudio de gemelos adultos, que mostró que los gemelos compartían una cierta cepa o cepas entre cada par durante períodos de años, e incluso décadas, después de que empezaron a vivir separados unos de otros.
También este año, demostraron que un mosaico individualizado de cepas microbianas se transmite al microbioma intestinal del bebé de una madre que da a luz a través de un parto vaginal, analizado en parejas madre-hijo, así como madres y crías de ratón.
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