p Um esforço colaborativo de uma equipe de pesquisadores de três instituições, incluindo o Laboratório Biológico Marinho (MBL) em Woods Hole, o Forsyth Institute em Cambridge e a Washington University em St. Louis forneceram um primeiro vislumbre de como as comunidades microbianas no intestino - conhecidas coletivamente como microbioma intestinal - são espacialmente organizadas, descobrindo um grau surpreendente de mistura entre diferentes membros bacterianos. p O estudo, que aparecerá na edição de 13 de outubro da Os procedimentos da Academia Nacional de Ciências (PNAS) , é o primeiro a examinar a estrutura tridimensional de uma ampla variedade de micróbios intestinais e descobre algumas diferenças marcantes entre a paisagem microbiana do intestino e as de outros locais do corpo, como a boca.

p "Ninguém olhou para uma comunidade microbiana complexa no intestino dessa forma antes, "disse o autor sênior Gary Borisy, um pesquisador sênior do Forsyth Institute. "Se realmente quisermos entender o papel do microbioma, não é suficiente saber exatamente quais micróbios estão presentes. Devemos também aprender o que eles estão fazendo, com quem estão falando e por quê. Parte da resposta a esse problema é descobrir quem está ao lado de quem e quem está ao lado do quê. "

p Isso é precisamente o que Borisy e seus colegas, incluindo a primeira autora Jessica Mark Welch do Laboratório de Biologia Marinha e colegas do laboratório Gordon na Universidade de Washington em St. Louis, Disposto a fazer. A equipe de pesquisa introduziu 15 espécies bacterianas diferentes em camundongos livres de germes, criando um modelo humanizado do microbioma intestinal. Embora seja apenas uma representação parcial de todo o conjunto de micróbios normalmente encontrados no intestino humano, esta comunidade microbiana simplificada forneceu uma oportunidade chave para explorar como os micróbios se agrupam em bairros distintos.

p "Usamos sondas que iluminaram cada uma das espécies bacterianas com uma cor diferente, para que pudéssemos ver exatamente como as bactérias foram organizadas em relação umas às outras e em relação a pontos de referência como alimentos e tecido do hospedeiro, "disse Jessica Mark Welch, cientista associado ao Laboratório Biológico Marinho.

p Com base em estudos anteriores do microbioma intestinal, bem como em suas próprias pesquisas sobre o microbioma oral (especificamente a placa que se forma nos dentes), a equipe de pesquisa esperava ver uma quantidade significativa de estrutura.

p "Nos sites que examinamos até agora na boca, vemos comunidades microbianas altamente ordenadas - tanto que você pode imaginá-los como órgãos multicelulares, como um fígado ou uma glândula timo, "explicou Borisy." Elas são feitas de células bacterianas, claro, mas existem muitos tipos diferentes de células organizadas de uma forma altamente estruturada, como um órgão do corpo. "

p Mas não foi isso que eles encontraram. No intestino, os pesquisadores observaram um alto grau de mistura entre os micróbios - não uma mistura completamente homogênea, mas ainda altamente misturado. "Nós comparamos isso a um biorreator, onde as coisas são agitadas e bem misturadas, "acrescentou Borisy.

p Embora este modelo de microbioma intestinal carecesse de uma estrutura altamente organizada, os pesquisadores identificaram alguns "micro" habitats, onde as células bacterianas tendem a se reunir. Esses locais incluem o tecido que reveste a superfície interna do intestino (o "epitélio"), que normalmente é revestido com uma camada de muco. Eles também incluem o espaço central (o "lúmen"), onde tanto o alimento quanto o muco são coletados. Embora as populações microbianas nesses locais variassem um pouco em sua composição geral - isto é, as proporções relativas das diferentes bactérias podem flutuar - os pesquisadores não observaram nenhuma diferença marcante, como uma espécie bacteriana encontrada exclusivamente em um local e não em outro.

p "Achamos que o hospedeiro está homogeneizando a comunidade microbiana, usando contrações musculares para misturar o conteúdo do intestino e empurrá-lo contra a parede intestinal, e expelindo muco e células epiteliais da parede para o lúmen, "acrescentou Mark Welch." Pode ser que essa mistura seja o que permite uma relação estável entre o hospedeiro e os micróbios. "

p A capacidade dos pesquisadores de resolver essa intrincada imagem microbiana flui de uma estratégia experimental na qual Borisy e seus colegas combinam tecnologias e métodos sofisticados. Isso inclui técnicas químicas que permitem rotular 15 micróbios diferentes; métodos de imagem avançados que podem detectar e resolver esses rótulos; microscopia de ponta que pode cortar tecidos opticamente (em vez de fisicamente) para visualizar complexos, espécimes tridimensionais; e software que facilita a análise e reconstrução de centenas de imagens biológicas. Esta abordagem inovadora foi aplicada pela primeira vez a estudos do microbioma da placa, publicado por Borisy e seus colegas em 2016, e mais recentemente para o microbioma intestinal, conforme descrito em seu novo estudo PNAS.

p Embora o microbioma intestinal possa parecer desconectado daqueles encontrados em outras partes do corpo, há lições cruciais que podem emergir do estudo de uma maneira holística. A maior parte do trabalho do Forsyth Institute é no microbioma oral com o objetivo de entender melhor as comunidades microbianas. Além de entender melhor quais são as regras para governar um microbioma específico, estudando uma variedade de locais no corpo, também é possível que as comunidades microbianas - embora fisicamente separadas - possam interagir de maneiras que influenciam a saúde.

p Borisy enfatizou que esse tipo de pesquisa de microbioma está em sua infância. No entanto, é essencial para o desenvolvimento de uma compreensão profunda da função microbiana. "Imagine que você venha a Boston e alguém lhe dê uma lista telefônica de todos os que moram lá. Isso é ótimo - agora você tem uma lista de quem está lá. Mas diga-me, quanto você aprendeu sobre Boston como uma cidade? "