Características de AGORA2. aCobertura taxonómica y fuentes de cepas reconstruidas. bDistribución taxonómica de las 7.302 cepas incluidas. C, Características de las reconstrucciones AGORA2 y borradores de reconstrucciones KBase. c, citosol; e, espacio extracelular; p, periplasma. Las tasas de crecimiento en la dieta occidental (WD) y medio ilimitado (UM) se dan en h−1 (Métodos). El potencial de producción de ATP en WD se da en mmol por gpeso en seco por hora Se muestran los promedios de todos los modelos ± desviaciones estándar. d, Número de reconstrucciones con hallazgos positivos disponibles de genómica comparativa y literatura, y porcentaje de reconstrucciones seleccionadas y en borrador que concuerdan con los hallazgos para el organismo respectivo. N/A, no aplicable ya que la vía no estaba presente en las reconstrucciones preliminares. CM, medio químicamente definido. Crédito: Naturaleza Biotecnología (2023). DOI: 10.1038/s41587-022-01628-0
Investigadores de la Universidad de Galway asociados con APC Microbiome Ireland han creado un recurso de más de 7000 microbios digitales que permiten simulaciones por computadora de cómo funcionan los tratamientos farmacológicos y cómo pueden responder los pacientes.
El recurso es un hito en la comprensión científica de la respuesta humana al tratamiento médico, ya que ofrece la oportunidad de simulaciones por computadora y predicciones de diferencias en el metabolismo entre individuos, incluso para enfermedades como la inflamación intestinal, el Parkinson y el cáncer colorrectal.
La base de datos, llamada AGORA2, se basa en la experiencia desarrollada en la creación del primer recurso de microbios digitales conocido como AGORA1. AGORA2 abarca 7203 microbios digitales, creados en base al conocimiento experimental de publicaciones científicas, con un enfoque particular en el metabolismo de fármacos.
El recurso ha sido creado por un equipo de científicos del grupo de Fisiología de Sistemas Moleculares de la Universidad de Galway, dirigido por la investigadora principal de APC Microbiome Ireland, la profesora Ines Thiele.
La investigación del equipo tiene como objetivo avanzar en la medicina de precisión mediante el uso de modelos computacionales.
El profesor Thiele explicó: «AGORA2 es un hito hacia las simulaciones informáticas predictivas y personalizadas que permiten el análisis de las interacciones persona-microbioma-fármaco para aplicaciones de medicina de precisión».
«Los humanos albergan una miríada de microbios. Al igual que nosotros, estos microbios comen e interactúan con su entorno. Teniendo en cuenta que todos somos únicos, cada uno de nosotros alberga un microbioma individual, también se espera que nuestro metabolismo varíe entre individuos».
«La información proporcionada por la base de datos de microbios digitales presenta una oportunidad de atención médica para aprovechar las diferencias individuales en el metabolismo para proporcionar tratamientos personalizados y mejorados en ‘medicina de precisión’, en comparación con un enfoque actual más general de ‘talla única'».
«Además de nuestra comida, nuestros microbiomas individuales también metabolizan los medicamentos que tomamos. Por lo tanto, el mismo fármaco puede manifestar efectos diversos en personas dispares debido a las diferencias en el metabolismo realizado por los diferentes microbiomas».
Utilizando el recurso de microbios digitales AGORA2, las simulaciones por computadora han demostrado que el metabolismo de los medicamentos varía significativamente entre los individuos, según lo impulsado por sus propios microbiomas.
Excepcionalmente, las simulaciones por computadora basadas en AGORA2 permitieron la identificación de microbios y procesos metabólicos para medicamentos individuales correlacionados con observaciones en un entorno clínico.
La investigación fue publicada hoy en Naturaleza Biotecnología.
El equipo de la Universidad de Galway demostró que AGORA2 permite el modelado personalizado resuelto por tensión al predecir el potencial de conversión de fármacos de los microbiomas intestinales de 616 pacientes y controles con cáncer colorrectal, que varió mucho entre individuos y se correlacionó con la edad, el sexo, el índice de masa corporal y etapas de la enfermedad. Esto significa que el equipo puede crear representaciones digitales y predicciones específicas para los microbios divergentes.
El profesor Thiele agregó: «El conocimiento de nuestros microbiomas individuales y sus capacidades de metabolización de fármacos representa una oportunidad de medicina de precisión para adaptar los tratamientos farmacológicos a un individuo para maximizar los beneficios para la salud y minimizar los efectos secundarios».
«Al usar AGORA2 en simulaciones por computadora, nuestro equipo demostró que las predicciones metabólicas resultantes permitieron un rendimiento superior en comparación con lo que era posible hasta la fecha».
El profesor Paul Ross, director de APC Microbiome Ireland, dijo: «Esta investigación es una ilustración perfecta del poder de los enfoques computacionales para mejorar nuestra comprensión del papel de los microbios en la salud y la enfermedad; significativamente, esta plataforma digital será un recurso fantástico que podría conducir al desarrollo de nuevos enfoques terapéuticos personalizados que tengan en cuenta el microbioma».
Más información:
Almut Heinken et al, Reconstrucción metabólica a escala del genoma de 7302 microorganismos humanos para la medicina personalizada, Naturaleza Biotecnología (2023). DOI: 10.1038/s41587-022-01628-0
Proporcionado por la Universidad de Galway
Citación: Los científicos crean una simulación por computadora basada en microbios digitales (20 de enero de 2023) consultado el 20 de enero de 2023 en https://phys.org/news/2023-01-scientists-simulation-based-digital-microbes.html
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