Longevidad y microbios intestinales
La optogenética ofrece una forma directa de manipular el metabolismo bacteriano intestinal de una manera temporal, cuantitativa y espacialmente controlada y mejorar la aptitud del huésped.
La investigación ha demostrado que los microbios intestinales pueden influir en varios aspectos de la vida del huésped, incluido el envejecimiento. Dada la complejidad y heterogeneidad del entorno intestinal humano, dilucidar cómo una especie microbiana específica contribuye a la longevidad ha sido un desafío. Para explorar la influencia de los productos bacterianos en el proceso de envejecimiento, los investigadores del Baylor College of Medicine y de la Rice University desarrollaron un método que utiliza la luz para controlar directamente la expresión génica y la producción de metabolitos de las bacterias que residen en el intestino del gusano de laboratorio Caenorhabditis elegans.
Informan en la revista eLife que la producción de ácido colánico inducida por la luz verde por las bacterias E. coli residentes protegió las células intestinales contra el daño celular inducido por el estrés y extendió la vida útil del gusano. Los investigadores indican que este método se puede aplicar para estudiar otras bacterias y proponen que también podría proporcionar en el futuro una nueva forma de ajustar el metabolismo bacteriano en el intestino del huésped para brindar beneficios para la salud con efectos secundarios mínimos.
«Usamos optogenética, un método que combina la luz y proteínas sensibles a la luz modificadas genéticamente para regular eventos moleculares de manera específica en células u organismos vivos», dijo la Dra. Meng Wang, coautora correspondiente, Dra. Meng Wang, Cátedra de Envejecimiento de Robert C. Fyfe y profesor de genética molecular y humana y del Huffington Center on Aging en Baylor.
En el trabajo actual, el equipo diseñó E. coli para producir el ácido colánico, compuesto que favorece la longevidad, en respuesta a la luz verde y para apagar su producción en luz roja. Descubrieron que iluminar con luz verde los gusanos transparentes que transportaban la E. coli modificada inducía a las bacterias a producir ácido colánico, que protegía las células intestinales del gusano contra la fragmentación mitocondrial inducida por el estrés. Las mitocondrias se han reconocido cada vez más como actores importantes en el proceso de envejecimiento.
«Cuando se exponen a la luz verde, los gusanos portadores de esta cepa de E. coli también viven más. Cuanto más fuerte es la luz, mayor es la vida útil», dijo Wang, investigador del Instituto Médico Howard Hughes y miembro del Centro Oncológico Integral Dan L Duncan de Baylor. «La optogenética ofrece una forma directa de manipular el metabolismo bacteriano intestinal de una manera controlada temporal, cuantitativa y espacialmente y mejorar la aptitud del huésped».
Por ejemplo, este trabajo sugiere que podríamos diseñar bacterias intestinales para que secreten más ácido colánico para combatir problemas de salud relacionados con la edad. Los investigadores también pueden utilizar este método optogenético para desentrañar otros mecanismos mediante los cuales el metabolismo microbiano impulsa cambios fisiológicos del huésped e influye en la salud y la enfermedad.
Fuente: Facultad de Medicina de Baylor
Referencias:
- Lucas A Hartsough, Mooncheol Park, Matthew V Kotlajich, John Tyler Lazar, Bing Han, Chih-Chun J Lin, Elena Musteata, Lauren Gambill, Meng C Wang, Jeffrey J Tabor. Optogenetic control of gut bacterial metabolism to promote longevity. eLife, 2020; 9 DOI: 10.7554/eLife.56849
