El investigador Javier Rivera desarrolla un algoritmo matemático para identificar biomarcadores en el microbioma intestinal

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30/07/2018

El investigador Javier Rivera desarrolla un algoritmo matemático para identificar biomarcadores en el microbioma intestinal

El nuevo método permite determinar de manera más precisa las especies de bacterias asociadas al riesgo, al pronóstico o a la eficacia de tratamiento en enfermedades vinculadas con el microbioma

El investigador de IrsiCaixa Javier Rivera ha desarrollado un algoritmo matemático que permite determinar marcadores microbianos en enfermedades vinculadas a alteraciones en el microbioma, como por ejemplo la enfermedad de Crohn o la infección por VIH. El trabajo de Rivera, publicado en la revista mSystems de la American Society for Microbiology, es fruto de un doctorado llevado a cabo en la Universitat de Vic – Universitat Central de Catalunya (UVic-UCC) y codirigido por el grupo de Genómica Microbiana de IrsiCaixa y el grupo de Bioinformática y Estadística Médica de la UVIc-UCC.  

Un desequilibrio en la cantidad y la tipología de los trillones de bacterias que habitan nuestro intestino puede influir en el desarrollo de ciertas patologías o en la respuesta del organismo a los tratamientos. Por ello, existe un gran interés en determinar cuál es el mejor método para caracterizar dichas alteraciones. “Los métodos actuales analizan las especies de bacterias una a una, cosa que desde el punto de vista matemático puede dar lugar a incoherencias entre los resultados obtenidos sobre una misma cohorte”, explica Rivera.


Contexto matemático más riguroso

En lugar de analizar las bacterias de forma individual, el algoritmo usa un “contexto matemático más riguroso” buscando los dos grupos de bacterias más relacionados con una variable de interés predeterminada por el investigador, como puede ser una patología o un marcador de inflamación.

Dentro de las diferentes bases de datos sobre las que se ha aplicado, cabe destacar una formada por 975 personas, en las que se ha comparado la población intestinal de  personas sanas con la de personas afectadas por la enfermedad de Crohn, que causa un proceso inflamatorio crónico del tracto intestinal. A partir de los resultados obtenidos mediante el nuevo algoritmo, el investigador ha determinado dos grupos de bacterias cuya relación está asociada a la enfermedad de Crohn, obteniendo mejores resultados en términos de clasificación que los que proporcionan los métodos que se utilizan actualmente.

Este marcador podría ser útil en un futuro, por ejemplo, para simplificar y abaratar las pruebas de diagnóstico. “Para diagnosticar la enfermedad de Crohn es necesario hacer una colonoscopia, que es una prueba invasiva. Este marcador no sustituiría a la colonoscopia como método de diagnóstico final, pero podría utilizarse en el cribado inicial, de manera que solo se sometería a dicha prueba a las personas que presentasen mayor probabilidad de padecerla.”, razona Rivera. El método podría aplicarse a otras enfermedades que afecten a la composición del microbioma, como por ejemplo la infección por el VIH.

El desarrollo del algoritmo es resultado del trabajo realizado por Rivera junto con sus directores de tesis, M. Luz Calle (UVic – UCC) y Marc Noguera (IrsiCaixa). Además, ha contado con la colaboración del doctor Roger Paredes de IrsiCaixa de y  los profesores Juan José Egozcue, de la Universitat Politècnica de Catalunya, y Vera Pawlowsky, de la Universitat de Girona.


Microbioma e infección por el VIH

Rivera, licenciado en Matemáticas y Máster en Técnicas Estadísticas, dedica su doctorado a desarrollar una nueva metodología para estudiar la estructura del microbioma intestinal humano en personas con infección aguda o crónica por el VIH, y para modelar esta estructura en función de la evolución clínica de la infección. Su tesis, titulada Modelos estructurales y dinámicos del microbioma humano, está co-dirigida por Marc Noguera-Julian, investigador del grupo de Genómica Microbiana de IrsiCaixa, y M. Luz Calle, catedrática del Departamento de Biociencias de la UVic-UCC.

La Cátedra del Sida y Enfermedades Relacionadas, dirigida por el director de IrsiCaixa, Bonaventura Clotet, es un espacio de colaboración que facilita la creación de sinergias con el objetivo de generar y difundir conocimiento científico y tecnológico y asegurar su transferencia a la sociedad y al tejido productivo. Los ejes centrales de la Cátedra son la infección por el VIH y el sida, pero también incluye el estudio de enfermedades relacionadas como la hepatitis, la fatiga crónica, el envejecimiento y el cáncer, entre otros.

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