Métodos alternativos al uso de animales demuestran mayor sensibilidad para evaluar el impacto de contaminantes en la microbiota intestinal

Un estudio exhaustivo sobre la actividad antimicrobiana de contaminantes ambientales en la microbiota intestinal humana identificó cientos de interacciones tóxicas previamente no reportadas y evidenció la solidez de los métodos alternativos al uso de animales en la investigación toxicológica.

La evaluación de la seguridad química rara vez considera el impacto sobre el microbioma intestinal humano. Además, los estudios tradicionales de toxicidad -frecuentemente basados en modelos animales- no están diseñados para detectar alteraciones específicas en la microbiota. Para abordar esta brecha, el estudio evaluó 1.076 contaminantes, incluidos pesticidas y químicos industriales, frente a 22 cepas bacterianas representativas del microbioma intestinal humano, utilizando metodologías in vitro, herramientas de modelado computacional y enfoques químico-genéticos.

El uso de monocultivos bacterianos y de una comunidad sintética de 20 especies intestinales (Com20) permitió analizar el impacto de los contaminantes en un entorno controlado pero funcionalmente diverso. Estos modelos replican la diversidad filogenética y metabólica de la microbiota humana, proporcionando un sistema relevante para evaluar toxicidad sin necesidad de un hospedador animal. Este cribado a gran escala reveló 588 interacciones inhibitorias asociadas a 168 compuestos químicos.

Para gestionar el gran volumen de datos, los investigadores emplearon herramientas in silico. Mediante aprendizaje automático, entrenaron modelos de clasificación Random Forest capaces de predecir la actividad antibacteriana de pesticidas a partir de sus características estructurales. Asimismo, se aplicó extrapolación in vitro a in vivo (IVIVE) basada en modelos toxicocinéticos fisiológicos (PBTK) para contextualizar las dosis in vitro en escenarios de exposición humana.

La comparación entre los resultados in vitro y los datos de toxicidad en animales (basados en puntos de partida como LOAEL y NOAEL) demostró que el cribado in vitro de la actividad antibacteriana es un método más sensible para detectar posibles efectos adversos sobre el microbioma. En la mayoría de los compuestos analizados, los ensayos in vitro identificaron efectos a dosis humanas equivalentes significativamente más bajas que aquellas necesarias para observar toxicidad en estudios con animales.

Perspectivas futuras

El estudio destaca la necesidad de que la toxicología incorpore de forma sistemática ensayos en bacterias intestinales individuales, comunidades sintéticas y modelos avanzados como el “intestino en chip”. El mapa de interacciones químico-bacteria y los determinantes genéticos de resistencia generados constituyen una base de conocimiento clave para impulsar la investigación sin el uso de animales, al tiempo que permiten una evaluación más completa y relevante del impacto de los contaminantes en la salud humana. La elevada sensibilidad demostrada por los modelos in vitro y las herramientas computacionales refuerza su papel como una alternativa eficaz y éticamente superior a los modelos animales tradicionales.

Fuente

Roux, I., Lindell, A.E., Grießhammer, A. et al. Industrial and agricultural chemicals exhibit antimicrobial activity against human gut bacteria in vitro. Nat Microbiol 10, 3107–3121 (2025). https://doi.org/10.1038/s41564-025-02182-6

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