ROCHESTER, Minnesota — Un equipo de investigadores de Mayo Clinic ha desarrollado una herramienta computacional innovadora que analiza el microbioma intestinal, un complejo ecosistema de billones de bacterias, hongos, virus y otros microorganismos dentro del sistema digestivo, para proporcionar información sobre el bienestar general del individuo.

En un nuevo estudio publicado en Nature Communications, la herramienta ha demostrado al menos un 80% de precisión en la diferenciación de individuos sanos de aquellos con cualquier otra enfermedad. La herramienta se desarrolló a partir del análisis de perfiles de microbiomas intestinales de heces de más de 8.000 muestras que representan diversas enfermedades, regiones geográficas y grupos demográficos.

La herramienta, llamada Índice de Bienestar del Microbioma Intestinal 2, puede detectar incluso cambios sutiles en la salud intestinal al identificar si una persona está empeorando o recuperándose de una enfermedad. Los investigadores utilizaron métodos de bioinformática y aprendizaje automático para analizar los perfiles de microbiomas intestinales en muestras de heces recolectadas de 54 estudios publicados en 26 países y seis continentes. Este enfoque ha producido un conjunto de datos diverso y completo.

Esta herramienta enfrenta desafíos de larga data en la investigación del microbioma humano, incluida la definición de lo que constituye un microbioma "saludable" y la identificación de indicadores tempranos de posibles problemas de salud. También llena una brecha significativa en los instrumentos de medición existentes en materia de salud y bienestar.

El microbioma intestinal juega un papel crucial en la digestión, en el metabolismo y en la función inmune, e investigadores están descubriendo que un desequilibrio en el microbioma intestinal puede estar relacionado con varias enfermedades crónicas.

"Finalmente tenemos un índice estandarizado para medir cuantitativamente qué tan 'saludable' es el microbioma intestinal de una persona", dice el PhD Jaeyun Sung, autor principal y biólogo computacional del Programa de Microbiomas en el Centro para Medicina Personalizada en Mayo Clinic.

"Nuestra herramienta no está destinada a diagnosticar enfermedades específicas, sino a servir como un indicador proactivo de salud", agrega. "Al identificar cambios adversos en la salud intestinal antes de que los síntomas graves surjan, la herramienta tiene la capacidad de indicar modificaciones que pueden ser hechas en la dieta o en el estilo de vida de la persona para evitar que problemas leves se transformen en condiciones de salud más severas, o aún, de solicitar más pruebas diagnósticas. Al poder responder si el intestino de una persona está sano o tiene una tendencia a enfermarse, en última instancia, nuestro objetivo es capacitar a las personas para que tomen medidas proactivas en el manejo de su propia salud."

El proceso de desarrollo de la herramienta implicó en la identificación de especies microbianas, en la selección cuidadosa de las características más relevantes y en la optimización del modelo de aprendizaje automático.

El resultado final es un índice que rastrea una muestra del microbioma intestinal y cuantifica cuánto se parece a un individuo sano (libre de enfermedades) o no sano (enfermo).

El equipo del estudio primero probó el índice en un conjunto de entrenamiento de más de 8.000 muestras de microbiomas, y luego validó su trabajo en una nueva cohorte de 1.140 muestras.

El equipo también probó su herramienta en varios entornos clínicos, incluidas las personas que se sometieron a un trasplante de microbioma fecal, así como las personas que realizaron cambios en la ingesta de fibra dietética o que tuvieron exposición a antibióticos, para demostrar su capacidad para detectar cambios en la salud intestinal.

El Índice de Bienestar del Microbioma Intestinal 2 se basa en la herramienta original del equipo, incorporando un conjunto más amplio de datos y utilizando métodos computacionales refinados. El equipo espera que esta nueva versión aumente la precisión en la evaluación de la salud intestinal y en el monitoreo de los cambios en el microbioma intestinal.

El Dr. Sung y su equipo planean desarrollar aún más el Índice de Salud del Microbioma Intestinal 2, expandiendo su conjunto de datos para incluir una gama más amplia de muestras de microbiomas de diversas poblaciones y agregando técnicas de inteligencia artificial más avanzadas para mejorar la precisión predictiva y la adaptabilidad de la herramienta.

Revise el estudio para obtener una lista completa de autores, divulgaciones y financiación.

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