Un mapa para leer los virus del intestino

Desde hace siglos, los seres humanos han dibujado mapas para orientarse, pero también para entender mejor el lugar que habitan. Antes de los satélites y de las búsquedas a golpe de clic, ya hubo quien trazó casas, calles, campos o montañas sobre piedra, barro y paredes. En Çatalhöyük, en la actual Turquía, una pintura neolítica fechada hacia el 6200 a. C. representa un asentamiento visto desde arriba; en Val Camonica, en Italia, las laderas conservan grabados de granjas y terrenos cultivados datados hacia el 1500 a. C. Aquellos primeros planos eran una forma de ordenar el mundo y reflejar la imagen que se tenía del mismo.

Con el tiempo, los mapas han cambiado de soporte, de escala y de propósito. Han dejado de limitarse a ríos, caminos y fronteras y, en la actualidad, representan también fenómenos como las redes de transporte, las corrientes marinas, datos climáticos, conexiones digitales o patrones de salud. Todos ellos, aunque muy distintos, conservan una misma función: ayudan a ubicarse en medio de la complejidad, a detectar relaciones y a reconocer zonas que se parecen o no.

El intestino también puede leerse como un territorio complejo, aunque no se recorra con brújula ni se dibuje con astrolabio, mirando hacia las estrellas. Aunque si algo tiene en común con los astros del cielo, es un universo en constante cambio: en este caso, una miríada de bacterias, virus y otros microorganismos que forman un ecosistema propio. Durante años, la investigación se ha centrado sobre todo en las bacterias, pero un equipo de la Universidad de Málaga ha decidido observar otra capa de este particular paisaje: el viroma intestinal, es decir, el conjunto de virus que habitan en el aparato digestivo.

La principal novedad del estudio reside en que no se centra en el paisaje viral del intestino. Foto: Pexels

A partir de esa idea, investigadores del grupo Khaos de la Universidad de Málaga, en colaboración con la National Technical University of Ukraine ‘Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute’ en Ucrania y el Instituto de Investigación Biomédica de Málaga (IBIMA), han desarrollado una herramienta basada en inteligencia artificial que convierte grandes volúmenes de datos en un ‘mapa’ que diferencia perfiles sanos de otros asociados a desequilibrios digestivos. La propuesta no señala una enfermedad ni establece una causa directa, pero detecta patrones virales que podrían funcionar como pistas para comprender mejor el equilibrio intestinal.

El paisaje viral del intestino

Los investigadores explican que, normalmente, los estudios científicos sobre los microorganismos del intestino suelen centrarse con mayor frecuencia en las bacterias. Se habla de ellas cuando se mencionan la digestión, las defensas, la inflamación o la relación entre alimentación y salud. Sin embargo, ese relato está incompleto si se deja fuera a los virus que también habitan el aparato digestivo.

Muchos de ellos son bacteriófagos, virus que infectan bacterias y que forman parte del ecosistema intestinal, aunque no se comportan necesariamente como agentes de enfermedad. Su presencia, su abundancia y sus relaciones con otros microorganismos ofrecen información sobre el estado del microbioma, del mismo modo que una variación en la vegetación, el caudal o los sedimentos puede revelar cambios en un paisaje.

La novedad de esta propuesta reside precisamente en ese cambio de enfoque: el sistema no analiza solo bacterias, sino que se centra en el viroma intestinal y utiliza inteligencia artificial para reconocer patrones asociados a perfiles sanos o a situaciones de disbiosis, término que hace referencia a un desequilibrio en las comunidades microbianas del intestino.

En cada muestra, los investigadores analizaron la presencia y abundancia de diferentes familias virales.

La propuesta, publicada en la revista Current Bioinformatics y todavía orientada a la investigación, combina distintos modelos de inteligencia artificial para ordenar, clasificar y representar datos del viroma intestinal. Entre sus aportaciones destacan:

• Analiza la presencia y abundancia de distintas familias virales en muestras intestinales.
• Diferencia perfiles sanos de otros asociados a disbiosis.
• Genera mapas de datos donde las muestras se agrupan según su parecido.
• Identifica familias virales que podrían funcionar como señales de desequilibrio intestinal.
• Alcanza una precisión cercana al 87 % en algunos análisis.
• Plantea una vía para integrar, en futuros estudios, datos de virus y bacterias en un mismo modelo.
• Los autores subrayan que estos resultados no implican que las familias virales detectadas causen una enfermedad. 

Ordenar el ruido

En los mapas antiguos, las zonas desconocidas se llenaban a veces con dibujos de monstruos marinos y barcos perdidos. Era una forma de referirse a lo que todavía no tenía nombre, pero la ciencia trabaja de otro modo: no inventa figuras para completar los huecos, sino que acumula datos, los compara y busca los “porqués” del vacío.

En este caso, la inteligencia artificial facilita la comprensión de una gran cantidad de información biológica, obtenida de una base de datos pública, en un ‘mapa’ interpretable. “Cada muestra se coloca en una zona según su parecido con las demás: las más similares quedan cerca; las más diferentes, separadas. De este modo, visualizamos agrupaciones, detectamos desviaciones y observamos cómo se distribuyen perfiles sanos y perfiles asociados a patologías intestinales dentro del conjunto de datos analizado”, indica a la Fundación Descubre el investigador de la Universidad de Málaga Bohdan Vodianyk.

El investigador de la Universidad de Málaga y autor principal del estudio, Bohdan Vodianyk.

Herramienta de apoyo

Los investigadores plantean esta propuesta como una herramienta de apoyo para el análisis biomédico, no como una prueba diagnóstica lista para su uso clínico. Su utilidad está en ayudar a explorar qué familias virales aparecen asociadas a distintos estados del microbioma y qué señales podrían estudiarse como biomarcadores, es decir, indicadores medibles de una alteración.

Al final, todo mapa es una promesa de lectura. No sustituye al territorio, pero permite recorrerlo con más atención y conciencia. En el caso del intestino, este ‘mapa inteligente’ ofrece una forma de orientarse en un paisaje biológico donde los virus también dejan señales, casi como si fueran las pistas para hallar un tesoro. Aprender a leerlas permitirá una mejor comprensión de cómo cambia la salud cuando el equilibrio de los microorganismos del aparato digestivo se desplazan de un lado a otro.

Más información en #CienciaDirecta: Desarrollan un ‘mapa inteligente’ para identificar virus asociados a la salud digestiva.