Por Deborah Borfitz 

Sábado, Junio 7, 2023 | Un equipo internacional de investigadores ha completado las pruebas preliminares de un dispositivo tragable para recolectar muestras de personas en condiciones estándar del día a día para comprender mejor lo que sucede dentro de su intestino delgado. El largo órgano ha sido hasta ahora inaccesible a menos que las personas primero ayunen y sean sedadas, según el profesor Oliver Fiehn, Ph.D., director del Centro de Metabolómica de la Costa Oeste de la Universidad de California, Davis. 

Esta fue la primera de dos fases de investigación para el novedoso dispositivo CapScan bajo una subvención otorgada por los Institutos Nacionales de Salud (NIH) al inventor Dari Shalon, director ejecutivo de la startup Envivo Bio del Área de la Bahía de San Francisco. Las pruebas iniciales demostraron la eficacia y seguridad del uso de la cápsula de alta tecnología en 15 sujetos sanos y permitieron mejoras en el diseño para facilitar la recuperación de las heces, informa Fiehn.  

El equipo del estudio adoptó un enfoque multiómico para analizar las muestras recuperadas en busca de bacterias, virus, proteínas del huésped y metabolitos de los alimentos para revelar diferencias, algunas "bastante dramáticas", tanto de persona a persona como en términos de lo que se encontró en la parte superior del intestino versus lo que se encontró en la parte superior del intestino. el taburete, dice. También se encontraron asociaciones entre la dieta (incluidas frutas y alcohol) y los metabolitos.  

En particular, en dos participantes que habían tomado antibióticos en los seis meses anteriores, los investigadores detectaron grandes variaciones en los niveles de ésteres de ácidos grasos bioactivos de hidroxiácidos grasos (FAFHA) y sulfonolípidos, metabolitos que se cree que están asociados con la prevención de la inflamación y la diabetes. La especie bacteriana Blautia se asoció de manera más significativa con el descubrimiento de estas FAFHA. "Esto demuestra que los tratamientos con antibióticos tienen consecuencias duraderas, incluso en personas sanas, alterando el metabolismo durante un largo período de tiempo", dice Fiehn. 

Se observaron diferencias claras en la composición de la microbiota, así como en las transformaciones químicas, incluida la producción de lípidos bioactivos de "señalización", añade. El equipo también encontró muchos biomarcadores nuevos para el consumo de alimentos, que son difíciles de detectar en la sangre, donde la presencia de marcadores refleja sólo una ingesta reciente.  

Enfoque de colección

La belleza del enfoque CapScan es que toma muestras de la parte superior del intestino, donde ocurre el 90% de la digestión humana, es decir, lugares donde las enzimas descomponen los alimentos y se producen, modifican y utilizan una multitud de metabolitos. La mayoría de los estudios sobre el metabolismo intestinal y el microbioma intestinal se basan en muestras de heces que reflejan la actividad en la parte inferior del colon, dice Jacob Folz, ex investigador postdoctoral en el laboratorio de Fiehn (que ahora trabaja en su segundo postdoctorado en un laboratorio de la ETH Zurich, Suiza). ). 

La cápsula toma muestras a lo largo de todo el intestino delgado, aproximadamente 20 pies de largo, y hasta el comienzo del colon, dice Fiehn. Tanto el esófago como el estómago se pueden tomar muestras fácilmente mediante endoscopia, pero tienen muchos menos habitantes bacterianos.  

Con la versión actual del dispositivo, las personas necesitan tragar cuatro de las pequeñas cápsulas, cada una de las cuales tiene un espesor diferente de una capa sensible al pH, explica. Esto determina cuándo durante el viaje de la cápsula a través del sistema de digestión se abre para tomar una muestra a través de una vejiga recolectora que se expande y aspira el contenido luminal a través de una válvula unidireccional.  

Después de cada parada, CapScan se sella herméticamente, por lo que no se recogen inadvertidamente nuevos microbios u otros contaminantes, continúa Fiehn. Finalmente se defeca y se recoge de las heces para realizar análisis metabolómicos. 

Fue necesario mucho trabajo de optimización a lo largo de los años para lograr que el dispositivo tomara muestras de manera confiable según lo previsto, lo que se demostró de varias maneras diferentes en el artículo de Nature Metabolism, dice Folz.  

Una fue confirmar que el pH de la muestra que se estaba tomando coincidía con el nivel de pH conocido de esa sección del tracto intestinal, y otra fue vincular las diversas sustancias químicas y microbios en la muestra recolectada con sus ubicaciones conocidas en el intestino delgado.  

Además, como se muestra en el artículo de Nature, los investigadores confirmaron que la cápsula recolectó muestras de las áreas correctas basándose en modificaciones químicas que se sabe que ocurren a lo largo del intestino delgado, agrega Fiehn. En particular, los ácidos biliares se reabsorben activamente a lo largo de los intestinos y "la cantidad total es mucho menor en el intestino delgado distal en comparación con el intestino delgado proximal". 

En el duodeno, al principio del tracto intestinal, se pueden encontrar muchos más nutrientes y energía y muchas menos bacterias que al final, dice Folz. Por lo tanto, para obtener una lectura verdadera del entorno químico y microbiano se requiere muestreo en múltiples ubicaciones. "Se produce un metabolismo muy diferente en diferentes regiones del intestino delgado". 

Estudios clínicos

Ahora está comenzando un ensayo clínico observacional que inscribirá a 15 pacientes del Centro de Motilidad y Neurogastroenterología de Silicon Valley en Mountain View, California, que se encuentran en diferentes etapas de un trastorno de malabsorción conocido como sobrecrecimiento bacteriano del intestino delgado (SIBO), una de las enfermedades más frecuentes del intestino delgado, y otros 15 controles sanos, afirma Fiehn. "Queremos comprender mejor las consecuencias exactas [de SIBO] en términos de las poblaciones bacterianas que se encuentran en estos sujetos y cómo se altera el metabolismo". 

Los investigadores realizarán varios intervalos de pruebas durante un período de tres años. Entre los objetivos del estudio está aprender más sobre la diversidad de microbiomas asociados con diferentes disfunciones de la digestión de los alimentos en los individuos afectados, dice Fiehn. Si es muy variado, se justificaría un tratamiento individualizado, mientras que si surgen patrones, una terapia puede funcionar para muchos, si no para la mayoría, de los pacientes. 

CapScan será utilizado por los participantes en sus casas, imitando cómo se implementaría probablemente el dispositivo en un entorno poscomercialización, añade Fiehn. Él compara esto con los análisis de sangre de venta libre por punción en el dedo, populares entre los pacientes diabéticos, para evaluar sus niveles diarios de azúcar en la sangre, excepto que las cápsulas tendrían que enviarse por correo para un análisis metabolómico. 

UC Davis es una de las instituciones académicas líderes en el mundo en este tipo de trabajo, señala. Folz también formó parte del grupo de ciencia y tecnología de alimentos de la universidad durante cinco años y tiene un interés constante en el análisis de alimentos y los biomarcadores dietéticos. En las pruebas de dispositivos también colaboraron expertos en genómica de la Universidad de Stanford y expertos en proteómica del Instituto Max-Planck de Alemania.   

En el futuro, los biomarcadores recién descubiertos para el consumo de alimentos podrían resultar útiles para confirmar que las personas siguen dietas específicas, afirma Folz. Dado que estos biomarcadores pueden tener efectos fisiológicos, los investigadores también tienen la oportunidad de observar cómo se digieren los diferentes alimentos y tal vez aprender sobre algunas asociaciones químicas previamente desconocidas. 

Actualmente, los NIH están financiando grandes estudios de cohortes en áreas de enfermedades, incluidos el ataque cardíaco y el Alzheimer, donde los investigadores preguntan a los participantes qué comen para asociar patrones dietéticos con condiciones de salud y resultados a largo plazo, dice Fiehn. Pero la autoevaluación es notoriamente imprecisa, por lo que CapScan podría ser necesario para poner fin a algunos de los debates en curso, como si la carne roja realmente aumenta el riesgo de salud cardiovascular o si comer pescado puede retrasar la aparición de la demencia.