El proyecto MICROSENS nace con el objetivo de dar respuesta a una necesidad científica y tecnológica claramente identificada: la ausencia de herramientas prácticas, rápidas y no invasivas que permitan monitorizar de forma continua y precisa la funcionalidad de la microbiota intestinal, un factor cada vez más reconocido como clave para la salud humana general. En un contexto en el que las enfermedades metabólicas, digestivas e inmunológicas están en aumento, disponer de soluciones que permitan anticiparse a desequilibrios de la microbiota intestinal se convierte en una prioridad tanto desde el punto de vista clínico como preventivo. Descubre más sobre este desafío y nuestras soluciones en el artículo.
En los últimos años, la microbiota intestinal se ha consolidado como un factor clave en la salud y el bienestar de las personas, influyendo en procesos digestivos, inmunológicos y metabólicos. Sin embargo, el acceso a información funcional, rápida y precisa sobre su estado sigue siendo extremadamente limitado debido a la dependencia de técnicas invasivas, costosas y/o lentas. Además, estas técnicas no son viables para un seguimiento continuo, presentan dificultades interpretativas y no permiten evaluar de forma directa la actividad metabólica de la microbiota intestinal. En este contexto, surge la necesidad de desarrollar herramientas tecnológicas accesibles, no invasivas y capaces de ofrecer una monitorización dinámica del estado de salud intestinal.
El proyecto MICROSENS plantea una solución alternativa y disruptiva para hacer frente a estas limitaciones, como es el desarrollo de un sistema integral de análisis funcional de la microbiota intestinal basado en sensores avanzados, capaces de detectar de forma rápida e in situ metabolitos clave producidos por la actividad microbiana intestinal, como los ácidos grasos de cadena corta (AGCC) o compuestos volátiles. Este enfoque permitirá realizar una evaluación funcional más precisa del estado de la microbiota intestinal a través de medios no invasivos, superando, así, las barreras tecnológicas actuales.
El papel de la microbiota intestinal en la salud humana
La microbiota intestinal es el conjunto de microorganismos que reside en el tracto intestinal humano. Es una comunidad muy numerosa formada, en términos generales, por más de 100 billones de microorganismos. Es también una comunidad diversa y dinámica —que incluye más de 1.000 especies diferentes de bacterias, arqueas, eucariotas y virus— cuya composición depende de factores dietéticos, farmacológicos o genéticos, entre otros. Aunque las especies bacterianas pueden variar considerablemente entre individuos, la mayoría pertenecen a cinco filos: Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes, Proteobacteria y Verrucomicrobia. La composición de la microbiota intestinal es única para cada individuo.
Cabe destacar su papel en la defensa del organismo: enseña al sistema inmunitario a distinguir entre invasores nocivos y elementos inocuos, nos protege de los primeros y degrada toxinas. En el ámbito nutricional, facilita la digestión de ciertos compuestos que el cuerpo humano no puede digerir por sí solo (como las fibras alimentarias), participa en la síntesis de aminoácidos y vitaminas esenciales (como K y B9), facilita la absorción de minerales como el magnesio (Mg), el calcio (Ca) y el hierro (Fe), y produce moléculas como los AGCC, con múltiples beneficios más allá de la salud intestinal.
Un aspecto crucial de la microbiota intestinal es su relación con la salud. Una microbiota sana se caracteriza por una gran riqueza y diversidad de genes y especies, así como por su resistencia y estabilidad en el tiempo. La ruptura del equilibrio en la composición o en la función de la microbiota intestinal, conocida como disbiosis, ha sido asociada con diversas afecciones digestivas, obesidad, diabetes, alergias, cáncer y diversas enfermedades neurodegenerativas. Por tanto, la investigación en la microbiota intestinal ha abierto una nueva vía para el estudio de enfermedades crónicas cada vez más frecuentes en el mundo occidental.
Indicadores del estado de salud de la microbiota intestinal
La producción de gases en el intestino es un proceso complejo que refleja la actividad de la microbiota. Estos gases pueden influir en la fisiología, en la aparición de ciertas molestias y, en algunos casos, incluso tienen efectos terapéuticos. Analizar qué gases se producen puede ayudar a identificar posibles alteraciones en la microbiota y a orientar intervenciones para restablecer su equilibrio. La mayor parte del gas intestinal está compuesta por hidrógeno (H₂), dióxido de carbono (CO₂) y metano (CH₄), mientras que una pequeña fracción incluye gases que contienen azufre, como sulfuro de hidrógeno y metanotiol.
Además de los gases, los metabolitos presentes en las heces ofrecen una ventana directa a la salud intestinal. Sustancias como AGCC, aminoácidos, ácidos biliares o productos de fermentación reflejan cómo interactúa la microbiota con nuestra dieta y nuestro organismo. Analizar su presencia y concentración puede proporcionar información sobre el equilibrio de los microorganismos, detectar posible disbiosis y evaluar la función digestiva. Otros parámetros, como la cantidad de grasa y fibra, así como el pH de las heces, también aportan información clave sobre la salud intestinal y el impacto de la alimentación en nuestro cuerpo.
Tecnologías para la estimación de la salud de la microbiota intestinal
En los últimos años, el conocimiento sobre el microbioma humano ha crecido gracias al avance de las tecnologías ómicas, como la metagenómica, que permiten estudiar la fisiología de los microorganismos y su papel en la salud y las enfermedades. Sin embargo, estas técnicas presentan limitaciones: generan grandes volúmenes de datos difíciles de interpretar, requieren de herramientas bioinformáticas avanzadas, dependen de la existencia de bases de datos y pueden verse afectadas por sesgos durante la extracción y manipulación del material genético a analizar, lo que puede dificultar la identificación precisa de especies y la predicción de su función.
Como alternativa más rápida y práctica, se pueden analizar biomarcadores presentes en el aliento o en las heces para evaluar la salud de la microbiota. En este sentido, las tecnologías fotónicas ofrecen una solución prometedora: la espectroscopía en el infrarrojo medio con transformada de Fourier (FT-IR) permite medir gases y líquidos con el mismo equipo de forma precisa. Por otro lado, los sensores de gases, aunque no son fotónicos, pueden complementar estas mediciones detectando compuestos específicos como el H₂. Combinando estas herramientas, es posible desarrollar métodos rápidos, no invasivos y de alto rendimiento para evaluar biomarcadores, acercando el análisis de la microbiota intestinal a aplicaciones clínicas y de investigación de forma práctica y eficiente.
Proyecto MICROSENS
En el marco del proyecto MICROSENS, en AINIA buscamos desarrollar herramientas innovadoras para la monitorización rápida y accesible de la salud intestinal. El proyecto contempla el desarrollo de un sistema integrado basado en dos dispositivos complementarios, uno basado en FT-IR y otro en sensores de gases de bajo coste, junto con metodologías para la recogida y análisis de muestras de aliento y heces. Además, se integrarán modelos de inteligencia artificial para interpretar los datos y relacionarlos con parámetros biológicos clave, generando información útil para clínicas, servicios de nutrición personalizada y, en un futuro, usuarios finales. Este enfoque permitirá un seguimiento frecuente, personalizado y más económico de la microbiota intestinal y del impacto de la dieta y del estilo de vida. Para ello, contamos con la colaboración de empresas de la Comunitat Valenciana especializadas en el desarrollo y/o distribución de ingredientes funcionales o suplementos y con el apoyo de dos clínicas especialistas en nutrición personalizada.
Este proyecto constituye un proyecto de I+D+i de carácter no económico vinculado al programa de I+D de un Centro Tecnológico de la Comunitat Valenciana en colaboración con empresas y financiado por IVACE+i.
