Células T “superhéroes” del intestino ganan premio NOSTER & Science Microbiome

En el intestino, docenas de cepas de bacterias ejercen diferentes efectos sobre el sistema inmunitario que a su vez impactan en nuestra salud: combaten los patógenos, ayudan a digerir los alimentos e incluso pueden influir en el comportamiento. Pero encontrar qué bacterias ejercen qué efectos ha sido un desafío.

Comprender mejor este proceso podría conducir a una forma poderosa de tratar una gran cantidad de enfermedades.

Por el desarrollo de un método para identificar los impactos individuales de las bacterias intestinales en las células T, Kazuki Nagashima, científico investigador senior de la Universidad de Stanford, es el ganador del Premio NOSTER & Science Microbiome de este año, que premia la investigación innovadora de jóvenes investigadores que trabajan en atributos de la microbiota con el potencial de guiar intervenciones terapéuticas.

El trabajo de Nagashima demostró que, contrariamente a lo que se pensaba, algunas células T en el intestino pueden interactuar con múltiples bacterias.

“Este descubrimiento presenta una oportunidad terapéutica para sesgar la reacción inmunitaria intestinal [de formas terapéuticamente útiles]”, dijo Nagashima en su ensayo ganador del premio .

“Para el Premio NOSTER/Science, 2024 ha sido un año verdaderamente exitoso en más de un sentido”, dijo Caroline Ashle, editora principal de Science. “Es alentador ver ciencia de tan alta calidad de una nueva generación de científicos jóvenes extremadamente motivados, quienes logran realizar investigaciones fantásticas a pesar de los enormes desafíos de hoy”.

El trabajo ganador del premio de Nagashima, publicado en Nature en 2023, siguió esfuerzos anteriores para construir un microbioma intestinal humano sintético desde cero. “Típicamente, el microbioma intestinal humano no se puede reproducir porque tiene tantas cepas”, dijo. Pero él y sus colegas lo lograron, creando un modelo compuesto por los taxones más comunes de la microbiota intestinal humana. Combinó 119 especies de bacterias.

Cuando los investigadores le dieron el microbioma sintético a ratones que no tenían un microbioma propio, las cepas bacterianas se establecieron y se mantuvieron estables, incluso cuando los científicos introdujeron otros microbios.

Pero la cuestión de cómo las células T intestinales interactúan con un microbioma intestinal completo, todas las diferentes especies bacterianas, seguía abierta.

Entonces, después de ayudar a construir el microbioma sintético, Nagashima se unió a sus colegas en el laboratorio de Michael Fischbach de Stanford, quienes querían utilizar el modelo para caracterizar la respuesta del intestino a esta enorme comunidad bacteriana.

Siguieron un proceso cuidadoso, buscando firmas de estimulación del receptor de células T (TCR) a bacterias individuales. La idea hasta la fecha era que un TCR debería reconocer y ser estimulado por una bacteria específica.

Para explorar esto con más detalle, Nagashima y sus colegas evaluaron las respuestas de las células T de los ratones a cada miembro bacteriano del microbioma intestinal sintético. “Co cultivamos células T con cada cepa en la comunidad bacteriana, una a la vez”, explicó.

Hicieron esto para cientos de cepas de bacterias como se representan en el intestino sintético, observando las respuestas individuales de las células T.

“Este método es mucho más eficiente que lo que se ha hecho para probar la función de las cepas bacterianas”, dijo Nagashima. “Ahora podemos decir qué bacterias inducen células T en el contexto de cientos de cepas. Anteriormente no había forma de hacerlo”.

Sin embargo, al observar las respuestas de las células T a cada una de las cepas, observaron algo intrigante. Contrariamente a lo que se esperaba, algunas células T fueron estimuladas por múltiples cepas bacterianas.

“El resultado fue inconsistente con la hipótesis de que un TCR es específico de una cepa en la comunidad”, dijo Nagashima. “En cambio, este resultado sugiere que una célula T puede reconocer múltiples cepas bacterianas simultáneamente”.

Nagashima llamó a estas células T células T “exitosas”. Un estudio posterior reveló que responden a muchas bacterias porque reconocen una parte de la superficie de las bacterias, un antígeno, que se parece a través de diferentes cepas bacterianas.

La comprensión del poder de estas células T particulares, a medida que interactúan con el intestino, tiene implicaciones terapéuticas, incluidas las de mejorar las terapias contra el cáncer que involucran células T CAR.

También podría ayudar a los científicos que trabajan para agregar o eliminar cepas bacterianas específicas para lograr efectos específicos de salud.

“Este año marca el quinto año del premio, y estoy encantado de ver a nuestros jóvenes científicos una vez más persiguiendo apasionadamente la investigación sobre terapéuticas basadas en el microbioma para mejorar la salud humana”, dijo Kohey Kitao, CEO de NOSTER Inc. “Estoy emocionado de presenciar cómo el premio continúa impulsando los descubrimientos científicos destinados a prevenir y tratar numerosas enfermedades crónicas en todo el mundo”.

Lina Yao, científica de Genentech, es finalista del Premio NOSTER & Science Microbiome. En su ensayo, “Las bacterias actúan como arquitectas de los moduladores de células T del huésped usando ácidos biliares”, habla sobre su trabajo para manipular ciertas vías bacterianas para ofrecer enfoques terapéuticos novedosos para el tratamiento de la enfermedad inflamatoria intestinal y otros trastornos autoinmunitarios.

Brittany Needham es finalista del Premio NOSTER & Science Microbiome por su ensayo, “Un metabolito microbiano influye en la mielinización del cerebro”. Su investigación esclareció información sobre cómo los metabolitos bacterianos impactan el cerebro, específicamente la mielina, una capa aislante en los axones neuronales. Estos resultados proporcionarán objetivos químicos para influir terapéuticamente en el cerebro a través del intestino.