Un nuevo mapa molecular de poblaciones humanas abre vías para la medicina de precisión

Los resultados de la investigación sobre este mapa molecular han sido publicados en la revista Cell con el título A Comparison of Deep Multiomics Profiles Across Ethnicity, Geography, and Age. La investigación forma parte del proyecto Human Personal Omics Profiling (hPOP), liderado y coordinado por la Universidad de Standford

Durante varios años, los investigadores han recogido muestras de 322 personas sanas de sangre, orina y heces de varios países de distintos continentes como Taiwán, Irlanda, Estados Unidos o Canadá. Los datos han sido complementados con otros como clínicos, de estilo de vida, dieta y lugar de residencia. A partir de esas muestras se ha realizado un análisis molecular que incorpora datos de la genómica, transcriptómica, proteómica, metabolómica, lipidómica, metalómica, glicómica, análisis de hormonas metabólicas, anticuerpos frente a patógenos y caracterización exhaustiva del microbioma intestinal mediante diversas tecnologías de alto rendimiento.

Cómo se organizan los sistemas biológicos

“Este estudio nos permite observar, capa a capa, cómo se organizan y se relacionan los diferentes sistemas biológicos, entre ellos el sistema inmune, en personas aparentemente sanas, y cómo la ascendencia genética y el entorno modulan esos sistemas”, explica Manuel Fuentes, investigador del Centro de Investigación del Cáncer y catedrático de la Universidad de Salamanca, que figura entre los autores responsables del trabajo.

Pablo Juanes, responsable técnico de la plataforma de Proteómica del IBSAL y uno de los primeros autores, comenta “desde la perspectiva proteómica, hemos sido capaces de aportar información muy valiosa sobre la dinámica de la respuesta inmune en individuos sanos a diferentes edades, situaciones climáticas, estilo de vida… demostrando el enorme potencial de la proteómica para la monitorización inmune en cualquier situación fisiológica.”

“Este estudio permite determinar la huella/firma inmunológica, como se modula desde el ambiente y el entorno (clima, estación…), la alimentación, la microbiota, infecciones, vacunación, estilos de vida, stress, cambios hormonales, genética junto con aspectos sociales y geográficos”. Comenta Manuel Fuentes.

“En este aspecto, en la determinación del estado del sistema inmunitario y su respuesta, pues es el primer mapa que permite establecer como referencia la firma o el status inmune de cada individuo; abriendo a futuros estudios para susceptibiidad de riesgo en infecciones, auto-inmunidad, etc…” Destaca Pablo Juanes.

Etnicidad, entorno y relojes de envejecimiento

Uno de los hallazgos clave del estudio es que la ascendencia genética (lo que en el artículo se denomina etnicidad) se asocia con perfiles muy distintos en el sistema inmune, el metabolismo, determinadas dianas de fármacos, la susceptibilidad a enfermedades autoinmunes y la composición del microbioma. Al mismo tiempo, la geografía —es decir, el lugar donde vive cada persona— y los cambios de país o continente reconfiguran estas redes moleculares y microbianas, afectando incluso a los llamados “relojes biológicos” de envejecimiento.

El trabajo analiza la llamada edad biológica —una medida del “desgaste” real del organismo calculada a partir de múltiples datos moleculares— y la compara con la edad cronológica, que es simplemente el número de años vividos.

Los investigadores calcularon marcadores de edad biológica basados en las distintas capas ómicas y observaron que no todas las poblaciones envejecen al mismo ritmo, aunque tengan la misma edad cronológica. Por ejemplo, las personas de ascendencia del este de Asia muestran una edad biológica menor cuando residen en sus regiones ancestrales, mientras que las de ascendencia europea presentan una edad biológica más baja cuando viven en Estados Unidos o Canadá que cuando residían en Europa, lo que apunta a un papel muy relevante del entorno y el estilo de vida.

Dieta, microbioma y salud personalizada

El trabajo también profundiza en cómo la dieta interactúa con el microbioma intestinal de manera específica según la ascendencia genética. Se ha comprobado que modula rutas metabólicas clave vinculadas con la salud, como el metabolismo de los lípidos, los ácidos biliares o la vía del ácido araquidónico. Las interacciones de la dieta, el microbioma y la genética ayudan a explicar por qué ciertas pautas alimentarias o entornos son beneficiosos para unas poblaciones y no tanto para otras, y ofrecen una base científica para diseñar guías nutricionales y estrategias de prevención más ajustadas a cada grupo.

“Los datos muestran que no existe una única receta válida para todos; la medicina de precisión deben tener en cuenta tanto la información genética como la firma inmunológica junto con el contexto geográfico, ambiental y cultural de cada persona”, subraya Manuel Fuentes.

Un recurso abierto para la comunidad científica

El estudio ha generado un recurso de datos completamente abierto que permitirá a otros grupos de investigación explotar multitud de preguntas sobre cómo genética y ambiente interactúan para influir en la salud, el riesgo de enfermedad y la respuesta a tratamientos. El equipo ha validado sus hallazgos en varias cohortes independientes y ha integrado grandes volúmenes de datos ómicos, clínicos y ambientales.

“Para el Centro de Investigación del Cáncer, participar en un estudio multi-ómico de este calibre refuerza nuestro papel en la vanguardia internacional de la biomedicina y la medicina personalizada”, destaca Fuentes, “La experiencia del CIC en monitorización inmune junto con el papel de la Plataforma de Proteómica del IBSAL en la caracterización de perfiles proteómicos complejos, son claves para entender cómo estas redes moleculares pueden ayudarnos a prevenir enfermedades y a personalizar los tratamientos en el futuro”.