Existem menos estrelas iluminando o universo do que bactérias no mundo. Muitas espécies são conhecidas, como E. coli , mas muitas outras, às vezes chamadas de "matéria escura microbiana", permanecem ilusórias. "Sabemos que está lá", disse Doug Kenny, Ph.D. candidato no Departamento de Química da Escola de Pós-Graduação em Artes e Ciências, "por causa de como isso afeta as coisas ao seu redor". Kenny é co-primeiro autor de um novo estudo no Cell Host and Microbe que ilumina um pouco dessa matéria escura: uma espécie de bactéria intestinal que pode afetar os níveis de colesterol em humanos.

"O metabolismo do colesterol por esses micróbios pode desempenhar um papel importante na redução das concentrações séricas de colesterol no intestino e no sangue, afetando diretamente a saúde humana", disse Emily Balskus , professora de química e biologia química na Universidade de Harvard e co-autora sênior de Ramnik Xavier , membro central do Broad Institute, codiretor do Centro de Informática e Terapêutica do MIT e pesquisador do Massachusetts General Hospital. As bactérias recém-descobertas poderiam um dia ajudar as pessoas a gerenciar seus níveis de colesterol por meio de dieta, probióticos ou novos tratamentos baseados em microbiomas individuais.

De acordo com os Centros de Controle e Prevenção de Doenças (CDC), em 2016, mais de 12% dos adultos nos Estados Unidos com 20 anos ou mais tinham altos níveis de colesterol, um fator de risco para a principal causa de morte no país: doenças cardíacas. Apenas metade desse grupo toma medicamentos como estatinas para controlar seus níveis de colesterol. Embora esses medicamentos sejam uma ferramenta valiosa, eles não funcionam para todos os pacientes e, embora raros, podem causar efeitos colaterais .

"Não estamos procurando a bala de prata para resolver doenças cardiovasculares", disse Kenny, "mas há outro órgão, o microbioma, outro sistema em jogo que pode estar regulando os níveis de colesterol nos quais ainda não pensamos".

Desde o final de 1800, os cientistas sabem que algo acontece com o colesterol no intestino. Ao longo de décadas, o trabalho se aproximou de uma resposta. Um estudo até encontrou evidências de bactérias que consomem colesterol vivendo em uma lagoa de esgoto . Mas esses micróbios preferiram viver em porcos, não em humanos.

Estudos anteriores são como um arquivo de pistas. Uma pista enorme é o coprostanol, o subproduto do metabolismo do colesterol no intestino. "Como o micróbio da lagoa de esgoto também formou coprostanol, decidimos identificar os genes responsáveis ​​por essa atividade, esperando encontrar genes semelhantes no intestino humano", disse Balskus.

Enquanto isso, Damian Plichta, cientista computacional do Broad Institute e co-primeiro autor de Kenny, procurou pistas em conjuntos de dados humanos. Centenas de espécies de bactérias, vírus e fungos que vivem no intestino humano ainda precisam ser isoladas e descritas, disse ele. Mas a chamada metagenômica pode ajudar os pesquisadores a contornar um passo: em vez de localizar uma espécie de bactéria primeiro e depois descobrir o que ela pode fazer, eles podem analisar a riqueza de material genético encontrado nos microbiomas humanos para determinar quais capacidades esses genes codificam.

Plichta fez referência cruzada de dados maciços de genoma de microbioma com amostras de fezes humanas para descobrir quais genes correspondiam a altos níveis de coprostanol. "A partir dessa enorme quantidade de correlações, ampliamos alguns genes potencialmente interessantes que poderíamos acompanhar", disse ele. Balskus e Kenny sequenciaram todo o genoma da bactéria que consumia colesterol, extraindo os dados e descobrindo genes semelhantes: um sinal de que estavam se aproximando.

Kenny estreitou ainda mais a busca. No laboratório, ele inseriu cada gene em potencial nas bactérias e testou o que fazia as enzimas quebrarem o colesterol em coprostanol. Eventualmente, ele encontrou o melhor candidato, que a equipe chamou de gene do metabolismo intestinal esteroide A ( IsmA ).

"Agora poderíamos correlacionar a presença ou ausência de bactérias em potencial que possuem essas enzimas com os níveis de colesterol no sangue coletados dos mesmos indivíduos", disse Xavier. Usando conjuntos de dados de microbioma humano da China, Holanda e EUA, eles descobriram que as pessoas que carregam o gene IsmA em seus microbiomas tinham de 55 a 75% menos colesterol nas fezes do que aquelas sem.

"Aqueles que têm essa atividade enzimática basicamente têm menor colesterol", disse Xavier.

A descoberta, disse Xavier, pode levar a novas terapêuticas - como um "coquetel biótico" ou a entrega direta de enzimas ao intestino - para ajudar as pessoas a gerenciar seus níveis de colesterol no sangue. Mas há muito trabalho a fazer primeiro: a equipe pode ter identificado a enzima crucial, mas ainda precisa isolar o micróbio responsável. Eles precisam provar não apenas a correlação, mas a causa - que o micróbio e sua enzima são diretamente responsáveis ​​pela redução do colesterol nos seres humanos. E eles precisam analisar qual efeito o coprostanol, o subproduto da reação, tem na saúde humana.

"Isso não significa que teremos respostas amanhã, mas temos um esboço de como fazer isso", disse Xavier.