Según explica la investigadora, el proyecto “Impacto de los consorcios bacterianos productores de GABA en la neuroprotección: desentrañando los mecanismos y modelamiento predictivo del eje intestino-cerebro y las enfermedades neurodegenerativas”, partió cuando Aline Ovalle, estudiante de doctorado del profesor Garrido, diseñó un consorcio bacteriano, compuesto de dos cepas purificadas obtenidas de individuos chilenos sanos, capaz de producir el neurotransmisor denominado ácido gamma-aminobutírico, o GABA, in vitro.
GABA, añade la doctora Sierralta, “es un compuesto bioactivo que tiene efectos inhibitorios sobre la actividad neuronal, tanto en las neuronas del cerebro como en las que se encuentran en el sistema gastro intestinal”. Para su producción, detalla que “hay consorcios o grupos bacterianos que, al interactuar entre ellos a través de su metabolismo, producen otros metabolitos que por sí solos no generarían; de esta forma, combinaciones que contengan Lactobacillus y Lactococcus, así como otras cepas específicas de otros géneros, pueden formar estos consorcios y producir cantidades significativas de este neurotrasmisor GABA”.
Por otra parte, señala, el tracto gastrointestinal humano alberga una comunidad microbiana diversa; “en los últimos años se ha revelado la comunicación bidireccional entre los efectos que éstos producen en el sistema gastrointestinal y en el sistema nervioso central, conocida como “eje microbiota-intestino-cerebro”, del cual se conoce poco los mecanismos por los cuales ocurre.
“Y con el fin de conocer si ese neurotransmisor producido por el consorcio bacteriano diseñado por Aline Ovalle a nivel intestinal tenía algún efecto en el cerebro, fue que el equipo de la Facultad de Ingeniería se contactó con nosotros, de manera de probarlo en el modelo que utilizamos en nuestras líneas de investigación, como es el de la mosca del vinagre o Drosophila melanogaster”.
Buenos resultados frente a síntomas locomotores del Parkinson
Este consorcio de bacterias, añade la doctora Sierralta, fue creado en el laboratorio del profesor Garrido a partir de diferentes cepas de Lactobacillus aisladas desde fecas humanas de individuos chilenos sanos, de las cuales caracterizaron su secuencia de DNA y, en base a ello, analizaron qué enzimas se expresaron y establecieron qué flujos metabólicos producirían en sus posibles combinaciones. “Fueron esos consorcios bacterianos, entonces, los que nosotros probamos en nuestro modelo de mosca del vinagre. Para ello, primero tratamos a los embriones para que quedaran completamente axénicos; es decir, libres de cualquier otra bacteria. Cuando llegaron al estado de larvas, las dividimos en dos grupos, uno que alimentamos con este consorcio bacteriano productor de GABA, y al otro, a modo de control, con su alimentación habitual; y lo primero que pudimos constatar es que el grupo intervenido sobrevivió normalmente, sin desarrollar problemas”.
Luego, repitieron el experimento, pero con moscas modificadas para manifestar la enfermedad de Parkinson, patología neurodegenerativa que surge a partir del mal plegamiento a nivel cerebral de la proteína alfa-sinucleína. “De estas, las que fueron alimentadas con la flora bacteriana habitual, a las dos semanas de vida ya desarrollaron problemas locomotores, mientras que las que se alimentaron con el consorcio bacteriano productor de GABA no tuvieron ninguno de estos síntomas, ni a las dos semanas ni después, cuando el primer grupo ya había disminuido mucho su capacidad de movimiento; esos resultados ya están aceptados para ser publicados”.
Posible probiótico
Con el antecedente de que GABA protege de los efectos locomotores del Parkinson, es que los investigadores presentaron el proyecto Exploración, con el objetivo de hacer nuevos experimentos que repliquen y confirmen estos resultados, conocer cómo se produce el efecto de GABA en el sistema nervioso y si es que otros consorcios bacterianos podrían producir otros neurotrasmisores protectores para el Parkinson. Y, además, probar esta intervención, pero en un modelo de animal vertebrado.
“Hay cierta evidencia de que la comunicación entre el intestino y el cerebro sería a través del nervio vago. El modelo Drosophila no tiene nervio vago, pero sí una conexión neuronal entre el cerebro y el intestino; vamos a ver si en el caso de las moscas esa vía funciona como un nervio vago, si se puede cortar y qué pasa con el efecto esperado. Y también, desde el punto de vista de los modelos de ingeniería, se van a probar otros tipos de bacterias para ver cuáles funcionan mejor”.
Todo lo anterior, con la meta de “crear probióticos a partir de estos consorcios bacterianos que se diseñaron en base a cepas específicas, y usar esos probióticos para prevenir el avance de los síntomas locomotores en los pacientes con Parkinson. Si logramos demostrar sus efectos beneficiosos en los modelos animales podríamos pasar a ensayos clínicos en humanos y, prontamente después de eso, a la posibilidad de producir esos probióticos”.
¿Cómo ha sido el trabajo interdisciplinario con los académicos de la Universidad Católica?
Muy interesante, sobre todo porque partió de un estudiante que quiso probar su diseño en nuestro modelo de Drosophila melanogaster. Y el trabajo que hace el equipo del profesor Garrido en su laboratorio resulta muy complementario al nuestro, siendo muy distinto a lo que hacemos nosotros. Por ello este trabajo es multidisciplinario, combinando ingeniería, bioinformática, fisiología y modelos animales. Entonces, ha sido muy bonito y hemos aprendido muchísimo; ellos, sobre nuestro modelo para entender lo que está pasando, y nosotros, sobre cómo se hacen estas vías metabólicas, cómo se simulan, a partir de qué datos. Ha sido un camino de un aprendizaje muy motivante.
Si los resultados son favorables luego de los cuatro años de trabajo de este proyecto Exploración, finaliza la doctora Sierralta, esperan postular a otros recursos concursables para el desarrollo de un producto a partir de estos nuevos consorcios bacterianos.
Los proyectos ANID Exploración tienen como objetivo contribuir al desarrollo y consolidación de la investigación científico-tecnológica disruptiva, novedosa, de alta incertidumbre y con un alto potencial transformador, mediante el financiamiento de proyectos de investigación de excelencia.