Publicación: In Silico Identification of Alternative Molecular Targets from Probiotic Strains for Potential Therapeutic Repositioning in Gut Microbiome-Associated Diseases
Fecha
2025
Autores
Buitrago Roldán, Nicolás
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Editor
Universidad EAFIT
Resumen
Human gut hosts over 100 trillion symbiotic bacteria, far exceeding the number of host cells. These microorganisms collectively form what is known as the gut microbiota. This microbiota performs a wide range of functions crucial for the human body, including protection against pathogens, nutrient extraction, metabolism, and immunity, which, under healthy conditions, result in stability, resilience, and beneficial symbiotic interactions. A probiotic microorganism is defined as a live microorganism that confers a health benefit to the host when administered in adequate amounts. Consequently, in recent years, the number of studies linking probiotic strains to prevent and treat several diseases, such as autoimmune diseases, atopy, metabolic syndrome, metabolic disorders, cancer, and certain behavioral disorders, has increased significantly. Similarly, more research is emerging that employs omics sciences, which involves obtaining comprehensive data that includes genomic, proteomic, metabolic, and other omics information, aiming to assess this data before and after probiotic treatment administration.
In this context, and thanks to open access data and cooperative Omics bioinformatic tools, this project proposes an in-silico approach to analyze the effects of probiotic strains on human cells, focusing on differentially expressed genes and their protein-protein interactions. The results highlight the ability of probiotics, such as Propionibacterium freudenreichii ITG P9 and Bacillus subtilis CW14, to modulate human cellular responses, particularly in pathways related to immunity and the cell cycle. This study emphasizes the role of probiotics in regulating genes associated with metabolic, neurological, and autoimmune diseases, revealing potential neuroprotective and antitumoral properties.
Descripción
El intestino humano alberga más de 100 billones de bacterias simbióticas, lo que supera con creces el número de células huésped. Estos microorganismos forman colectivamente lo que se conoce como microbiota intestinal. Esta microbiota desempeña una amplia gama de funciones cruciales para el cuerpo humano, como la protección frente a agentes patógenos, la extracción de nutrientes, el metabolismo y la inmunidad, que, en condiciones saludables, se traducen en estabilidad, resistencia e interacciones simbióticas beneficiosas. Un microorganismo probiótico se define como un microorganismo vivo que confiere un beneficio para la salud del huésped cuando se administra en cantidades adecuadas. En consecuencia, en los últimos años ha aumentado considerablemente el número de estudios que relacionan las cepas probióticas con la prevención y el tratamiento de varias enfermedades, como las autoinmunes, la atopia, el síndrome metabólico, los trastornos metabólicos, el cáncer y ciertos trastornos del comportamiento. Del mismo modo, están surgiendo más investigaciones que emplean las ciencias ómicas, lo que implica la obtención de datos exhaustivos que incluyen información genómica, proteómica, metabólica y otros datos ómicos, con el objetivo de evaluar estos datos antes y después de la administración del tratamiento probiótico.
En este contexto, y gracias a los datos de libre acceso y a las herramientas bioinformáticas ómicas cooperativas, este proyecto propone un enfoque in silico para analizar los efectos de las cepas probióticas en células humanas, centrándose en los genes expresados diferencialmente y en sus interacciones proteína-proteína. Los resultados ponen de relieve la capacidad de los probióticos, como Propionibacterium freudenreichii ITG P9 y Bacillus subtilis CW14, para modular las respuestas celulares humanas, en particular en las vías relacionadas con la inmunidad y el ciclo celular. Este estudio destaca el papel de los probióticos en la regulación de genes asociados a enfermedades metabólicas, neurológicas y autoinmunes, revelando potenciales propiedades neuroprotectoras y antitumorales.