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La evolución animal está sometida a una constante influencia microbiana1. A partir de diversos microbios en el medio ambiente, los huéspedes animales adquieren socios específicos2 que amplían las capacidades del huésped e impulsan su fisiología y susceptibilidad a las enfermedades3. Por ejemplo, los análisis metagenómicos del microbioma intestinal revelaron clases metabólicas enriquecidas de genes microbianos que pueden conferir una mayor recolección y almacenamiento de energía en ratones obesos4, muchos de los cuales también se encuentran en el microbioma intestinal humano5. Todavía existe una gran necesidad de establecer relaciones causales e identificar los determinantes moleculares del impacto del microbioma, aunque el progreso se ha visto obstaculizado por las complejidades del microbioma y la capacidad de tratamiento de los sistemas huéspedes para el cribado a gran escala.
El organismo modelo C. elegans proporciona una plataforma para avanzar en la comprensión molecular de los vínculos entre el microbioma y la fisiología del huésped. C. elegans posee 20 células intestinales con una capa mucosa y estructuras de vellosidades. Estas células están equipadas con abundantes genes quimiorreceptores que detectan productos microbianos y producen moléculas antimicrobianas que potencialmente regulan a sus colonizadores intestinales 6,7. Esta biología conservada de C. elegans ha dado lugar a un gran número de descubrimientos en la señalización del huésped que regula los microbios intestinales, incluida la señalización de la insulina, el TGF-beta y la quinasa MAP 8,9,10.
C. elegans utiliza microbios como su dieta para crecer durante el desarrollo y microbioma como adultos. Con la vejez, algunos microbios pueden acumularse en exceso en la luz intestinal y la relación huésped-microbio pasa de la simbiosis a la patogénesis11. En su hábitat natural, C. elegans se encuentra con una amplia gama de especies bacterianas12,13. La secuenciación del ADNr 16S a partir de muestras representativas recogidas en hábitats naturales (frutas podridas, tallos de plantas y vectores animales) reveló que el microbioma natural de C. elegans está dominado por cuatro filos bacterianos: Proteobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes y Actinobacteria. Dentro de estas divisiones se encuentra una gran variación en la diversidad y riqueza de bacterias con base en el hábitat12,13,14,15. Se han establecido varias comunidades definidas, incluidas las colecciones de 63 miembros (BIGbiome)16 y 12 miembros (CeMbio) que representan los principales géneros de microbiomas creados para la comunidad de investigación de C. elegans 17. Tanto los microbiomas como las cepas componentes pueden tener un impacto diverso en la fisiología de C. elegans, como el tamaño corporal, las tasas de crecimiento y las respuestas al estrés 9,16,17. Estos estudios proporcionan recursos y ejemplos para establecer a C. elegans como un modelo para la investigación del microbioma.
Aquí se presenta un flujo de trabajo basado en un clasificador de partículas grandes (LPS) (Figura 1) que utiliza el sistema C. elegans para medir simultáneamente la composición del microbioma y las medidas básicas de la fisiología del huésped a escala poblacional. Desde el punto de vista microbiano, el flujo de trabajo es adaptable para ensamblar un microbioma definido o microbios individuales para probar la robustez y plasticidad de la comunidad con interacciones microbianas cada vez mayores. Desde el lado del huésped, el flujo de trabajo permite realizar ensayos de alto rendimiento para medir los niveles de colonización de microbios fluorescentes en el microbioma y la lectura fisiológica del huésped en términos de desarrollo, tamaño corporal y reproducción. En conjunto, el modelo de microbioma de C. elegans permite que las pantallas de alto rendimiento identifiquen los determinantes metabólicos y genéticos que modulan la fisiología del huésped.