Intestino, piel, boca, suelo o un alimento: cada uno alberga una comunidad de microorganismos que no se ve y que en su mayoría no se puede cultivar. Secuenciando su ADN y su ARN se sabe quién la forma, qué genes tiene y qué está haciendo, y cómo cambia con una enfermedad, una dieta o un tratamiento.
En una sola muestra conviven cientos de especies de bacterias, hongos y virus. La mayoría no crece en una placa de laboratorio, pero todas dejan su huella en el ADN y el ARN de la muestra.
La metagenómica lee esa huella sin necesidad de cultivo. El resultado no es solo una lista de especies: es la composición de la comunidad, su capacidad funcional y su actividad, comparadas entre grupos o a lo largo del tiempo.
Se elige el nivel según la pregunta, el tipo de muestra y el presupuesto, o se combinan en el mismo estudio.
Se secuencia un gen marcador común a bacterias (16S), eucariotas (18S) u hongos (ITS). Es la forma más económica de comparar la composición de muchas muestras.
Se secuencia todo el ADN de la muestra. Permite llegar a especie y cepa, reconstruir genomas y conocer sus funciones, resistencias y virulencia.
Se secuencia el ARN de la comunidad para saber qué genes están activos, no solo cuáles existen. Es la capa más cercana a la función real.
Según la técnica elegida, el análisis puede llegar a estos niveles:
Qué microorganismos hay y en qué proporción, hasta especie y, con shotgun, hasta cepa.
Riqueza y equilibrio de la comunidad, y cuánto se parecen las muestras entre sí.
Qué especies o funciones cambian entre condiciones o tratamientos.
Reconstrucción de los genomas de los miembros de la comunidad directamente desde la muestra.
Genes de resistencia a antibióticos, en qué organismos están y cómo se pueden propagar.
Toxinas, adhesinas y otros factores que hacen patógeno a un microorganismo.
Rutas metabólicas y capacidades de la comunidad, incluida la producción de compuestos de interés.
Con metatranscriptómica, qué genes y rutas están funcionando en ese momento.
Distinguir cepas de una misma especie, útil para seguir un patógeno o un probiótico concreto.
Cómo se mueven los genes de resistencia entre bacterias de la comunidad.
Estudios longitudinales: cómo evoluciona la comunidad antes, durante y después de una intervención.
Estudios de microbioma ya publicados, reanalizados para comparar o ampliar los resultados propios.
Los genomas reconstruidos de una comunidad son también una fuente de compuestos nuevos. Muchas bacterias guardan en su ADN las instrucciones para fabricar antibióticos y otras moléculas activas que nunca se han estudiado.
El microbioma está detrás de preguntas de salud, nutrición, cosmética y medio ambiente:
Revisión de cada muestra y eliminación del ADN del hospedador antes del análisis.
Abundancia de cada microorganismo por muestra, lista para análisis propios.
Cuando el diseño lo permite: genomas reconstruidos, resistencias, virulencia y rutas.
Qué significan los resultados y cuáles son los siguientes pasos.
El análisis está validado frente a una comunidad de referencia certificada de 20 cepas: detectó el 100 % de las especies, con un límite de detección caracterizado en torno al 0,025 %. Así se sabe qué especies son reales y cuáles son ruido. Ver la validación.
A partir de la pregunta, el tipo de muestra y el número de muestras se elige la técnica más adecuada y se prepara una propuesta.