Salto gigante en el diagnóstico de enfermedad hepática

Salto gigante en el diagnóstico de enfermedad hepática

Los microbios de las heces facilitan un diagnóstico desafiante

LA JOLLA—La enfermedad hepática crónica representa un importante problema de salud pública mundial que afecta a unos 844 millones de personas, según la Organización Mundial de la Salud. Se encuentra entre las principales causas de mortalidad en Australia, el Reino Unido y los Estados Unidos. Al mismo tiempo, es difícil de manejar y no existe una terapia hepática antifibrótica aprobada por la FDA. El microbioma, una colección compleja de microbios que habitan en el intestino, puede ser un indicador inesperado de la salud. Ahora, un equipo colaborativo de científicos del Instituto Salk y la Universidad de California en San Diego ha creado una nueva herramienta de diagnóstico basada en microbiomas que, con la precisión de los mejores médicos, identifica de forma rápida y económica la fibrosis y la cirrosis hepáticas en más del 90 por ciento de las veces en pacientes humanos.

El método no invasivo se basa en un algoritmo para analizar muestras de heces de pacientes, que contiene rastros de lo que vive en el intestino, y podría conducir a una mejor atención del paciente y resultados del tratamiento para la enfermedad hepática, como se detalla en línea el 30 de junio de 2020 en El metabolismo celular.

“El microbioma es un sensor vivo dinámico de pequeños cambios en la salud y la enfermedad del cuerpo y, como tal, proporciona una lectura precisa de la salud del cuerpo”, dice el profesor Salk. ronald evans, coautor correspondiente y titular de la cátedra March of Dimes. “Debido a que este diagnóstico es rápido y de bajo costo, podría ser algo que se utilice ampliamente, especialmente en las muchas áreas que carecen de clínicas y médicos especializados. En pocas palabras, podría ser un verdadero cambio de juego, con implicaciones en todo el mundo”.

La enfermedad del hígado graso no alcohólico (NAFLD) es la principal causa de enfermedad hepática crónica a nivel mundial y puede progresar a fibrosis hepática y cirrosis y potencialmente cáncer, ya que el hígado comienza a experimentar cicatrices y muerte celular. Pero faltan herramientas de diagnóstico para la fibrosis hepática y la cirrosis. Las biopsias son invasivas y pueden pasar por alto las regiones lesionadas del hígado, y las imágenes por resonancia magnética son caras y a menudo no están disponibles en las zonas rurales. Para abordar estos desafíos, el equipo de investigación exploró el microbioma como una forma de satisfacer la necesidad urgente de una nueva prueba para identificar a los pacientes en riesgo.

"Buscamos desarrollar una prueba universal y no invasiva para la fibrosis hepática y la cirrosis basada en una 'firma de microbioma' de la enfermedad", dice Michael Downes, científico senior de Salk y coautor del estudio.

En colaboración con científicos del Departamento de Medicina de UC San Diego, el equipo optimizó un método computacional llamado aprendizaje automático para descubrir una firma de enfermedad compleja basada en 19 especies bacterianas presentes en las muestras de heces de un grupo de pacientes. La firma se compone de las diferentes cantidades de bacterias, creando una huella dactilar universal para identificar la fibrosis hepática y la cirrosis. El estudio incluyó 163 muestras clínicas de familiares tanto sanos como enfermos para identificar variables que fueran indicativas de enfermedad hepática.

Utilizando datos de perfiles genéticos de microbiomas y de metabolitos de las muestras de heces, los investigadores descubrieron una firma de microbioma que estaba asociada con un diagnóstico de cirrosis con una precisión del 94 por ciento. La firma del microbioma también podría determinar la etapa de la fibrosis hepática, lo que podría permitir a los médicos calificar a los pacientes según su etapa de la enfermedad y mejorar las estrategias de tratamiento.

"Estos hallazgos demuestran que es posible utilizar el aprendizaje automático para identificar una firma universal que pueda usarse para el diagnóstico preciso de una enfermedad, como la cirrosis hepática", dice Tae Gyu Oh, primer autor del artículo e investigador postdoctoral en el Laboratorio Evans "Los patrones que encontramos reflejan la complejidad del microbioma y cómo la salud intestinal probablemente afecta la enfermedad".

Luego, los investigadores aplicaron su firma de microbioma a dos poblaciones independientes de pacientes de China e Italia. La firma del equipo podría identificar con precisión la cirrosis en más del 90 por ciento de los pacientes, lo que valida el poder y la precisión del algoritmo en diferentes genéticas y dietas.

“Es notable que una firma de microbioma intestinal derivada de pacientes que residen en el sur de California por cirrosis haya podido predecir la cirrosis en dos cohortes independientes que residen en China e Italia. Habla de los nuevos descubrimientos que aún no se han realizado en el papel del microbioma intestinal para diagnosticar y estratificar el riesgo de enfermedad hepática ", dice Rohit Loomba, co-autor corresponsal y director del Centro de Investigación NAFLD en la Escuela de UC San Diego. de Medicina. "Creo que el poder de usar el microbioma como herramienta de diagnóstico apenas comienza a darse cuenta".

En el futuro, los científicos examinarán el vínculo causal entre el microbioma y la enfermedad hepática probando si la restauración de partes del microbioma conduce a la regresión de la enfermedad o la eliminación de ciertas bacterias lo empeora. El equipo también espera que este enfoque se pueda utilizar para caracterizar enfermedades adicionales, como la enfermedad inflamatoria intestinal, el cáncer de colon, el Alzheimer y otras enfermedades que probablemente se vean afectadas por un microbioma desregulado.

Otros investigadores en el documento fueron Ting Fu, Ruth T. Yu y Annette R. Atkins de Salk; Susy M. Kim, Cyrielle Caussy, Shirin Bassirian, Seema Singh, Egbert V. Madamba, Ricki Bettencourt, Lisa Richards, Manuela Raffatellu, Pieter C. Dorrestein, David A. Brenner, Claude B. Sirlin y Rob Knight de UC San Diego; y Jian Guo y Tao Huan de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Columbia Británica.

Este trabajo fue apoyado por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud (P42ES010337, HL088093, DK057978, HL105278, ES010337); el Instituto Médico Howard Hughes; el Centro de Cáncer del Instituto Salk (CA014195); la Fundación NOMIS; la Fundación Leducq; Subvenciones para el Servicio de Salud Pública (AI126277, AI114625, AI145325); el Centro de Inmunología Mucosa, Alergia y Vacunas de la Universidad de Chiba-UCSD; el Departamento de Pediatría de UCSD; el Fondo de Bienvenida de Burroughs; NIEHS (5P42ES010337); SNCATS (5UL1TR001442); NIDDK (U01DK061734, R01DK106419, P30DK120515, R01DK121378); y DOD PRCRP (W81XWH-18-2-0026). El contenido es responsabilidad exclusiva de los autores y no representa necesariamente los puntos de vista oficiales de los Institutos Nacionales de Salud.

DOI: 10.1016 / j.cmet.2020.06.005