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

El investigador de la Cátedra del Sida de la UVic-UCC y del Instituto de Investigación del Sida (IrsiCaixa) Javier Rivera ha desarrollado un algoritmo matemático que permite determinar marcadores microbianos en enfermedades vinculadas a alteraciones en el microbioma, tales como la enfermedad de Crohn o la infección por VIH. El trabajo de Rivera, publicado en la revista mSystems de la American Society for Microbiology, forma parte del doctorado que lleva a cabo en 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. Según Rivera, existe un gran interés en determinar el mejor método para caracterizar estas alteraciones. "Los métodos actuales analizan los especies de baterías una a una, lo que desde el punto de vista matemático puede provocar incoherencias entre los resultados obtenidos", explica.

Contexto matemático más riguroso

Por ello su algoritmo propone un nuevo método que, utilizando "contexto matemático más riguroso", busca 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. El algoritmo se ha aplicado a diferentes bases de datos, entre las que destaca una de formada por 975 personas, donde se compara la población intestinal de personas sanas con la de personas afectadas por la enfermedad de Crohn. A partir de los resultados obtenidos, Rivera ha podido determinar dos grupos de bacterias, la relación de las que se asocia a la enfermedad, con mejores resultados de clasificación que los obtenidos con métodos tradicionales.

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, una prueba invasiva. Este marcador no la sustituiría como método de diagnóstico final pero se podría usar en el cribado inicial, por lo que sólo se someterían las personas con mayor probabilidad de sufrir la enfermedad", explica Rivera. El método podría aplicarse a otras patologías que afectan a la composición del microbioma, como la infección por el VIH.

Microbioma e infección por VIH

Javier Rivera, licenciado en Matemáticas y Máster en Técnicas Estadísticas, forma parte de la Cátedra del Sida y Enfermedades Relacionadas de la UVic-UCC, y dedica su doctorado a desarrollar una nueva metodología para estudiar la estructura del microbioma intestinal humano en personas con infección aguda o crónica por VIH y para modelar esta estructura en función de la evolución clínica de la infección.

Su tesis se titula "Modelos estructurales y dinámicos del microbioma humano", y está codirigida por M. Luz Calle, coordinadora del Grupo de Investigación de Bioinformática y Estadística Médica (BEM) de la UVic-UCC y Marc Noguera-Julian, investigador del grupo de genómica Microbiana de IrsiCaixa, que también han contribuido en el desarrollo del algoritmo. Además, ha contado con la colaboración del doctor Roger Paredes de IrsiCaixa y los profesores Juan José Egozcue, de la Universidad Politécnica de Cataluña, y Vera Pawlowsky, de la Universidad de Girona.