Una nova investigació aclareix la connexió entre l’autisme i la microbiota
Prenent un nou enfocament computacional del problema, un estudi publicat a Nature Neuroscience aporta una nova llum sobre la relació entre microbiota i autisme.
Relació entre microbiota i autisme
Una reanàlisi iniciada i finançada per SFARI d’estudis anteriors revela senyals biològics consistents en la microbiota humana i altres senyals fisiològics associats amb l’autisme i posa de manifest la necessitat d’estudis a llarg termini per determinar les causes subjacents de l’autisme.
Arrels biològiques de l’autisme
Les arrels biològiques de l’autisme continuen deixant perplexos els investigadors, malgrat un nombre creixent d’estudis que estudien una varietat creixent de dades genètiques, cel·lulars i microbianes. Recentment, els científics s’han concentrat en una nova i prometedora àrea d’enfocament: la microbiota. S’ha demostrat que aquesta col·lecció de microbis que habiten l’intestí humà té un paper en l’autisme, però la mecànica d’aquest vincle s’ha mantingut inundada d’ambigüitat. Prenent un nou enfocament computacional del problema, un estudi publicat a Nature Neuroscience aporta una nova llum sobre la relació entre la microbiota i l’autisme.
Aquesta investigació, que es va originar a la Simons Foundation Autism Research Initiative (SFARI) i va implicar una reanàlisi innovadora de desenes de conjunts de dades publicats anteriorment, s’alinea amb un estudi recent i a llarg termini d’individus autistes que es va centrar en una intervenció de tractament centrada en la microbiota. Aquestes troballes també subratllen la importància dels estudis longitudinals per dilucidar la interacció entre la microbiota i condicions complexes com l’autisme.
“Hem pogut harmonitzar dades aparentment dispars de diferents estudis i trobar un llenguatge comú amb el qual unir-les. Amb això, vam poder identificar una signatura microbiana que distingeix els individus autistes dels neurotípics en molts estudis”, diu Jamie Morton, un dels autors corresponents de l’estudi, que va començar aquest treball mentre era investigador postdoctoral a la Simons Foundation i ara és consultor independent. “Però el punt més important és que, en el futur, necessitem estudis sòlids a llarg termini que examinin tants conjunts de dades com sigui possible i entenguin com canvien quan hi ha una intervenció [terapèutica]”.
Equip multidisciplinari
Amb 43 autors, aquest estudi va reunir líders en biologia computacional, enginyeria, medicina, autisme i microbiota que provenien d’institucions d’Amèrica del Nord, Amèrica del Sud, Europa i Àsia. “El gran nombre de camps i àrees d’experiència en aquesta col·laboració a gran escala és destacable i necessari per obtenir una imatge nova i coherent de l’autisme”, diu Rob Knight, director del Center for Microbiome Innovation a la Universitat de Califòrnia a San Diego i co-autor de l’estudi.
“Volíem abordar la qüestió en constant evolució de com s’associa la microbiota amb l’autisme i vam pensar: ‘tornem als conjunts de dades existents i veiem quanta informació podríem treure’n’”.
Gaspar Taroncher-Oldenburg, director de Therapeutics Alliances a la Universitat de Nova York
L’autisme és complex i heterogeni
L’autisme és inherentment complex, i els estudis que intenten identificar microbis intestinals específics implicats en la malaltia s’han vist confosos per aquesta complexitat. En primer lloc, l’autisme es presenta de maneres heterogènies: les persones autistes difereixen entre si genèticament, fisiològicament i conductualment. En segon lloc, la microbiota presenta dificultats úniques. Els estudis de microbiota normalment informen simplement de les proporcions relatives de microbis específics, i requereixen estadístiques sofisticades per entendre quins canvis de població microbiana són rellevants per a una condició d’interès.
Això fa que sigui difícil trobar el senyal entre el soroll. Per complicar les coses, la majoria dels estudis fins ara han estat instantànies puntuals de les poblacions microbianes presents en persones autistes. “Un únic punt temporal és tan poderós; podria ser molt diferent demà o la setmana que ve”, diu la co-autora de l’estudi Brittany Needham, professora adjunta d’anatomia, biologia cel·lular i fisiologia a la Indiana University School of Medicine.
“Volíem abordar al qüestió en constant evolució de com s’associa el microbioma amb l’autisme i vam pensar: ‘tornem als conjunts de dades existents i veiem quanta informació podríem treure’n’”, diu l’autor co-corresponent Gaspar Taroncher-Oldenburg, director de Therapeutics Alliances a la Universitat de Nova York, que va iniciar el treball amb Morton mentre era consultor en residència de SFARI.
Anàlisi de 25 conjunts de dades
En el nou estudi, l’equip d’investigació va desenvolupar un algorisme per tornar a analitzar 25 conjunts de dades publicats anteriorment que contenen microbiota i altra informació “òmica”, com ara l’expressió gènica, la resposta del sistema immunitari i la dieta, tant de cohorts autistes com neurotípiques. Dins de cada conjunt de dades, l’algoritme va trobar les parelles millor combinades de persones autistes i neurotípiques en termes d’edat i sexe, dos factors que normalment poden confondre els estudis sobre l’autisme.
“En lloc de comparar els resultats mitjans de cohorts dins dels estudis, vam tractar cada parell com un únic punt de dades i, per tant, vam poder analitzar simultàniament més de 600 control de TEA corresponents a una cohort de facto de més de 1.200 nens”, diu Taroncher-Oldenburg. “Des d’un punt de vista tècnic, això va requerir el desenvolupament de noves metodologies computacionals en conjunt”, afegeix. El seu nou enfocament computacional els va permetre identificar de manera fiable microbis que tenen abundància diferents entre persones autistes y neurotípiques.
Per sorpresa dels investigadors, la seva anàlisi va identificar vies metabòliques específiques de l’autisme associades a microbis intestinals humans particulars. És important destacar que aquestes vies també es van veure en altres llocs en persones autistes, des dels seus perfils d’expressió gènica associats al cervell fins a les seves dietes. “No havíem vist aquest tipus de superposició clara entre les vies metabòliques microbianes intestinals i humanes en l’autisme”, diu Morton.
Microbis associats amb l’autisme
Encara més sorprenent va ser la superposició entre microbis associats amb l’autisme i els identificats en un recent estudi de trasplantament de microbiota fecal a llarg termini dirigit per James Adams i Rosa Krajmalnik-Brown al Biodesign Center for Health Through Microbiomes de l’Arizona State University. “Un altre conjunt d’ulls va mira això, des d’una lent diferent, i van validar les nostres troballes”, diu Krajmalnik-Brown, que no va participar en l’estudi.
“El que és significatiu d’aquest treball no és només la identificació de signatures principals, sinó també l’anàlisi computacional que va identificar la necessitat que els estudis futurs incloguin mesures i controls longitudinals i dissenyats amb cura per permetre una interpretació sòlida”, diu Kelsey Martin, vicepresidenta executiva de SFARI i la Simons Foundation Neuroscience Collaborations, que no va participar en l’estudi.
“En el futur, necessitem més estudis a llarg termini que impliquin intervencions, de manera que puguem arribar a la causa i l’efecte”, diu Morton. Taroncher-Oldenburg que cita els problemes de compliment que sovint s’enfronten els estudis tradicionals a llarg termini, suggereix que els dissenys d’estudi podrien tenir en compte de manera més eficaç les realitats del mostreig de microbiota a llarg germini de les persones autistes. “Les restriccions pràctiques i clíniques han d’informar les estadístiques, i això informarà el disseny de l’estudi”, diu. A més, assenyala que els estudis a llarg termini poden revelar idees tant sobre el grup com sobre l’individu, així com sobre com aquest individu respon a intervencions específiques al llarg del temps.
Més enllà de l’autisme
És important destacar que els investigadors diuen que aquestes troballes van més enllà de l’autisme. L’enfocament que s’exposa aquí també es podria emprar en altres àrees de la biomedicina que durant molt de temps han demostrat ser un repte. “Abans d’això, teníem fum que indicava que la microbiota estava implicada en l’autisme, i ara tenim foc. Podem aplicar aquest enfocament a moltes altres àrees, des de la depressió fins al Parkinson i el càncer, on creiem que la microbiota juga un paper, però on encara no sabem exactament quin és el paper”, diu Knight.
Enllaç al document de recerca: