Análisis integrativo del microbioma y transcriptoma presente en placa dental, saliva y tejido tumoral en carcinoma oral y su relación con el metaboloma microbiano determinado en saliva

El carcinoma oral, presenta un preocupante incremento en el número de casos anuales a nivel mundial, principalmente en población joven y adulta, además de una tasa de sobrevida menor a 5 años, especialmente en carcinomas asociados a factores de riesgo como consumo excesivo de alcohol y tabaco. Lo que lo convierte en un problema de salud pública. En Colombia, aproximadamente se presentan 300 nuevos casos anuales de tumores de labio, cavidad oral y faringe de acuerdo a datos reportados recientemente por el Instituto Nacional de Cancerología en el año 2015. El papel del VPH asociado a procesos de carcinogénesis oral, ha sido ampliamente estudiado, ya que el virus es capaz de inducir proliferación, inmortalización y transformación celular, mediante la acción de los oncogenes virales E6 y E7. Sin embargo, estudios demuestran como las bacterias pueden también promover procesos de carcinogénicos; el ejemplo más ampliamente estudiado, es la participación del Helicobacter pylori en cáncer gástrico como agente causal de éste tipo de tumor. Recientemente, en la comunidad científica hay un gran interés en determinar las posibles relaciones entre la microbiota bacteriana y el desarrollo de distintos tipos de cáncer, como ya se ha demostrado con Salmonella typhi en cáncer de vesícula biliar, Chlamydia trachomatis en cáncer cervical y Streptococcus bovis en cáncer de colon. En COE, Tateda y colaboradores en el 2000, describieron que Streptococcus anginosus, posiblemente esté relacionado con procesos de carcinogénesis oral, debido a que incrementa la concentración del acetaldehído (agente carcinogénico demostrado), a partir del metabolismo del etanol. Sin embargo, no todas las personas que beben alcohol o fuman desarrollan carcinoma oral. Posibles explicaciones al respecto, son las sugeridas por Meuman en el 2010 y Ahn y colaboradores en el 2012, en donde plantean que los microbiomas (definida como aquella comunidad ecológica de todos los microorganismos comensales, simbióticos, y patógenos que comparten un espacio), pueden presentar diferencias importantes entre personas, como en lo relacionado a la velocidad a la que se metabolizan los compuestos del etanol y tabaco, o al desequilibrio ecológico que favorece a ciertas bacterias que metabolizan el etanol. Sumado a esto, el carcinoma oral se ha asociado a una pobre higiene oral, lo que conlleva a un incremento cualitativo y cuantitativo de microorganismos. Estas afirmaciones están basadas en dos hallazgos importantes: 1. la respuesta inflamatoria persistente generada por algunas bacterias orales, promueve la proliferación celular e induce daños en las células, favoreciendo su transformación; y 2. la producción de acetaldehído un metabolito común del consumo de alcohol y tabaco, favoreciendo la formación de aductos en el ADN y en consecuencia promoviendo mutaciones principalmente de genes tumores supresores. Otros autores como Rajeev y colaboradores en el año 2012, además indican que otros metabolitos producidos por las bacterias como las nitrosaminas y el ácido butírico también presentan acción carcinogénica.Gracias a estudios en microbiomas de personas sanas, se describe que en cavidad oral, existen diferentes microambientes o nichos, con una gran variabilidad en los perfiles de comunidades microbiológicas en las diferentes superficies intraorales. La microbiota subgingival y supragingival aunque tienden a ser similares distan de la encontrada en mucosa y la encontrada en saliva. Por ejemplo, Streptococcus salivarius, S. oralis, S. constellatus, S. mitis, S. intermedius y S. anginosus se encuentran preferentemente en tejidos blandos y saliva, comparado con Streptococcus sanguis que coloniza preferentemente superficies dentales, particularmente placa supragingival.La mayoría de estudios de microbiología oral, se han realizado mediante aislamiento en medios de cultivos enriquecidos y selectivos; sin embargo, muchos de los microorganismos encontrados en diferentes hábitats de la cavidad oral (placa dental, saliva y mucosa oral) en un alto porcentaje (80%) son bacterias no cultivables; lo que en consecuencia señalaría las limitaciones de las técnicas de cultivo microbiológico en no permitir la descripción completa del microbioma oral. Estudios como el de Dewhirst y colaboradores en el año 2010, muestran que el uso de tecnologías de última generación (secuenciación de alto rendimiento), se puede detectar y cuantificar microorganismos directamente de las muestras biológicas sobrepasando las limitaciones de los cultivos microbiológicos obteniendo la descripción completa del microbioma presente en cavidad oral. La tecnología más utilizada es la de Illumina® mediante el sistema Solexa HiSeq, en el que se obtienen longitudes de hasta 300pb, lo que favorece su ensamblaje y secuenciación en los dos sentidos (Paired-end), con una mayor cobertura y mejor análisis a un costo asequible.Recientemente, estudios que relacionan microbiota con salud o enfermedad proponen que la descripción del metagenoma bacteriano y metatranscriptoma de bacterias de manera simultánea, permitirá entender realmente el papel que tiene el microbioma con la generación de la enfermedad. El metagenoma bacteriano describe de forma cualitativa y cuantitativa la totalidad de bacterias presentes en distintos nichos incluidos los de cavidad oral. El metatranscriptoma de bacterias por su parte, ofrece un perfil de transcritos bacterianos igualmente de forma cualitativa y cuantitativa que refleja la actividad transcripcional de todos los microorganismos presentes en los nichos en estudio. Dichos transcritos podrían reflejar la presencia de metabolitos bacterianos, que en el caso del carcinoma oral no son bien conocidos. Por lo tanto, la integración de esta información asociada o no a patologías como en este caso al carcinoma oral, permitirá entender el papel protagónico que juegan especies bacterianas en enfermedades complejas como el cáncer, creando un modelo complejo etiológico en esta patología y su relación con microbiota de cavidad oral. Es por esta razón que el presente proyecto propone integrar la información obtenida previamente del metagenoma bacteriano, y compararla con la obtenida gracias al desarrollo de éste proyecto del metatranscriptoma bacteriano en los nichos bucales (placa dental supragingival, saliva y tejido tumoral) que facilitará el entendimiento del rol que tienen las bacterias en el carcinoma oral, ya que hasta la fecha no hay ningún estudio que describa en primer lugar los distintos microambientes orales asociados al carcinoma oral en este caso de saliva y placa dental como reservorios importantes de microorganismos y tampoco realice la comparación entre metagenomas de bacterias y metatranscriptomas bacterianos en cavidad bucal y los asocie con carcinoma oral. Al integrar esta información, se logrará entender la complejidad de las comunidades bacterianas en distintos nichos orales.Es así, como luego de realizar éste proyecto y aprovechando la información de la metagenómica, se espera comprender mejor la etiología del cáncer, determinando diferencias entre los diferentes nichos o microambientes en relación al microbioma de pacientes con y sin carcinoma oral, además de encontrar posibles géneros bacterianos y transcritos relacionados con la carcinogénesis oral, para que a futuro se permitirá diseñar estrategias para prevenir el crecimiento de microorganismos que favorezcan el desarrollo tumoral e intervenir en la progresión de la enfermedad, los hallazgos serán importantes para dar una mirada más amplia en el carcinoma oral y que puedan servir como indicadores de pronóstico.Aunque la descripción de la presencia de bacterias en distintos ecosistemas asociados a salud o enfermedad, ha mostrado gran utilidad, en la actualidad es necesario además evaluar la actividad o función de éstas bacterias en los diferentes nichos, ya que existen algunas bacterias que se encuentran de manera transitoria sin indicar que estén relacionadas mediante la expresión de metabolitos asociados a procesos patogénicos. Es por ello, que es necesario determinar la microbiota, y relacionarla con su actividad transcripcional e incluso con los metabolitos producto del metabolismo bacteriano y su interacción con otras bacterias presentes en ese microambiente.