Cambios
en la microbiota del ratón de laboratorio pueden explicar por qué es tan
difícil reproducir los resultados.
El ratón es uno de los animales de experimentación más
empleado por los científicos. Para conocer la causa de una enfermedad, cómo se
regula un gen in vivo, qué efecto
tiene un tratamiento o una nueva vacuna antes de probarlo en humanos hay que
hacerlo en ratoncitos de laboratorio. Algunos, exagerando un poco, dicen que
hoy en día ya somos capaces de curar todas las enfermedades humanas … en el
ratón.
Cuando se
analizan las bacterias presentes en las heces de ratones de marcas distintas,
la diversidad y abundancia de ciertos microbios es diferente (2).
Si alguna vez has trabajado con ratones ya sabrás que los
experimentos in vivo suelen traer de
cabeza a los investigadores: la
variabilidad de los resultados es enorme y son difíciles de reproducir. Por
eso, en estos experimentos in vivo te
preocupas mucho de emplear ratoncitos que sean lo más parecidos posible entre
ellos: del mismo vendedor, la misma cepa, peso, sexo, edad, de la misma camada.
Además, intentas mantenerlos exactamente en las mismas condiciones: jaulas
idénticas ordenadas en estanterías meticulosamente estandarizadas, con la misma
comida y bebida, los mismos ciclos de luz/oscuridad, temperatura y humedad
controlada. En ocasiones las jaulas tiene ventilación presurizada, como si cada
ratón estuviera en la cabina de su propio avión privado. Esperas que cuanto más
parecido sea todo, los resultados serán más homogéneos. Pero muy poca veces
ocurre así. Siempre hay algún resultado con un ratón que se sale de la gráfica,
el caso a parte, el maldito “outlier”
que algunos malintencionados borran de la tabla.
¿Podemos
asegurar un ambiente totalmente idéntico o puede haber variables escondidas que
explican los resultados inconsistentes?
Cada vez hay más estudios que ponen de manifiesto la dificultad para replicar muchos de los
resultados en experimentos preclínicos. La presión por publicar y el sesgo de
evitar o suprimir resultados negativos explican en parte la falta de
reproducibilidad. Pero también influyen pequeños cambios en el protocolo (algún
pequeño detalle que se omite sin querer, o deliberadamente, en la sección de
material y métodos), las distintas cepas de animales o diferentes ambientes en
los laboratorios.
Hay un factor que hasta ahora no le habíamos prestando
mucha atención, una variable invisible: los
microbios del interior del ratón. Cada vez somos más conscientes de que la
microbiota del ratón puede arruinar tu experimento y ser la causa del problema
de la reproducibilidad de los resultados.
La
microbiota es el conjunto de microorganismos en el interior de un organismo.
Se ha publicado en Nature (1) un excelente artículo sobre
el efecto de las interacciones entre el
huésped y sus microbios en los resultados
experimentales. En realidad los mamíferos somos los que somos por
una combinación entre nuestros genes con los de los microbios que nos habitan,
lo que se define como metagenoma.
Esto no solo incluye nuestras bacterias, sino también otros microorganismos
como arqueas, hongos y levaduras, virus, protistas e incluso helmintos
(pequeños gusanos parásitos). Cada vez somos más conscientes del efecto que
estos pequeños huéspedes y sus genes tienen en nuestro interior y en el de
cualquier mamífero. El metagenoma es en realidad una variable ambiental que
influye en la fisiología del huésped.
El
metagenoma es la suma de todos los genes del huésped más los de todos los
microbios de su interior.
Nuestros microbios y sus genes tienen un efecto crítico
en nuestra salud. Y lo mismo ocurre en otros mamíferos y, por supuesto, en los
animales de experimentación. Hoy sabemos que la respuesta a un medicamento o tratamiento puede depender fácilmente
de los microbios vivos que tengas en tu interior. Los microbios en el
interior del ratón están siempre cambiando haciendo imposible la
estandarización. Cuando se han tomado muestras de ratones control de
experimentos distintos y se analiza la microbiota intestinal se comprueba que
cada grupo tiene distinta composición. El zoo de microorganismos en el interior
de cada animal puede variar por cualquier pequeña circunstancia, como la fuente
de proteína en el pienso (aunque sea de la misma marca comercial). El estrés al
separarlos, cada vez que retiramos un ratón de la jaula por ejemplo, puede
cambiar el ecosistema microbiano, el delicado equilibrio en los microbios del
ratón. La calidad del aire, el tipo y cantidad de comida, el pH del agua, …
también pueden influir en la microbiota. Muchos investigadores no se preocupan
de dónde viene la alimentación o el agua que le dan al ratón.
Quizá te
sorprenda, pero otros factores que pueden afectar a la respuesta del ratón son:
la hora a la que los manipulas, infectas o das el tratamiento; el tipo de
“cama” que tiene el ratón en la jaula; la altura a la que esté situada la jaula
en la estantería; o el sexo de la persona que los manipula (2).
Cada vez hay más datos de cómo la microbiota residente puede influenciar en la susceptibilidad a
una enfermedad, desde el VIH hasta el asma, o de cómo predispone a la
obesidad, o influye en la forma en la que
el cuerpo responde a la medicación. Pequeñas diferencias en la microbiota
pueden explicar por qué los ratones con la misma mutación genética responden de
forma diferente.
Pero, ¿cuál es la
microbiota normal del ratón de laboratorio? Es muy difícil saberlo. La
microbiota puede cambiar según el sexo, edad y alimentación del ratón. Pequeños
cambios ambientales pueden modificarla. Cuando se analizan las bacterias
presentes en las heces de ratones de dos marcas distintas, la diversidad y
abundancia de ciertos microbios es diferentes. Estos cambios pueden afectar a
la respuesta inmune e inflamatoria.
Y no vale quitar esos pequeños huéspedes del interior del
ratón. Hoy sabemos que los microbios son
críticos para la salud y el correcto funcionamiento del sistema inmune, hacen
que el animal esté sano y robusto. ¿Cómo podemos entonces controlar esa
variable?
Sabemos que la microbiota de ratones de la misma camada
tiende a ser más parecida entre ello. Por eso, en todo experimento con ratones el grupo control debería ser siempre de la
misma camada que el grupo experimental. Por ejemplo, es frecuente que
cuando se estudia el efecto de una determinada mutación se compare el resultado
de la cepa “salvaje” (el control sin la mutación) con el de cepas de ratones
mutantes. Esos ratones suelen ser cepas que no provienen de la misma camada y
que por tanto seguro que tienen una microbiota distinta. Concluir que la
mutación es la causante del efecto es erróneo, porque no se está teniendo en
cuenta la aportación de la microbiota y sus genes.
Una forma de mirar al mundo microbiano del ratón sería a
través del ratón centinela. El ratón
centinela es el que se deja solo en una jaula del mismo estante para controlar
posibles patógenos que interfieran con el experimento. Se sacrifica la final de
experimento y se buscan en él la presencia de microorganismo patógenos que
hayan podido infectar las jaulas y afectar a los resultados. Cuando se detecta
un patógeno, se esteriliza todos las jaulas del estante. Hasta ahora no se
hace, pero también se podría incluir un ratón centinela para analizar la
microbiota intestinal.
Algunos investigadores han mezclado sus ratones de
laboratorios con ratones salvajes comprados en una tienda de mascotas. Estos ratones “sucios” suelen tener una
microbiota intestinal mucho más rica y abundante y son una mejor aproximación a
la microbiota humana, mejor que un ratón de laboratorio estándar. Además,
los ratones “sucios” suelen ser portadores de enfermedades ya erradicadas en la
mayoría de los ratones de laboratorio, como hepatitis o neumonía. La exposición
a estas enfermedades llevada por sus compañeros de jaula, matan a casi un 25%
de la colonia de ratones, pero los que sobreviven generan una respuesta inmune capaz
de combatir la infección. Ahora estos ratones pueden ser un modelo mejor, más
realista, para estudiar el sistema inmune y enfermedades infecciosas humanas,
por ejemplo.
Nos
hacen falta estrategias para monitorizar cómo los microbios pueden influir en
la biología del ratón.
Conseguir que los resultados sea reproducibles es
fundamental para el avance de la ciencia. Pero el tema es complejo. Los autores
(1) proponen consensuar entre investigadores, agencias de financiación,
revisores y editores de revistas científicas, e instituciones académicas una información mínima que debería añadirse
a los experimentos con ratones. Entre esa información, además de detallar
aspectos como la genética del ratón, el método experimental o el mantenimiento
de los animales, se debería añadir el
análisis de la microbiota y de su efecto sobre la biología del animal. No
te tiene que extrañar, por tanto, que dentro de pocos años todos los estudios
con ratones deban incluir un análisis de la microbiota fecal en la sección de
material y métodos, … si quieres que te lo publiquen.
Todos sabemos que lo que funciona en el ratón muchas veces
no funciona en humanos. Pero, como vemos, incluso lo que funciona en un ratón,
no funciona en otro.
Para
saber más:
(1) Accounting for reciprocal host–microbiome interactions in experimental science. 2016. Stappenbeck, T. S., y col. Nature
534, 191–199. doi:10.1038/nature18285
(2)Mouse microbes may make scientific studies harder to replicate. Servick, K. Science.
August 16, 2016
(3) A mouse’s house may ruin experiments. Reardon, S. 2016.
Nature 530, 264. doi:10.1038/nature.2016.19335
excelente!!!
Muy bueno!