A multi-omics approach to describe crosstalk between gut microbiota and host: epigenetic and virome role

Abstract

La microbiota intestinal juga un paper crucial en el manteniment de la salut i l'homeòstasi humanes, per tant, el desenvolupament de la microbiota intestinal durant els primers anys de vida té un impacte significatiu a la salut posterior. La disbiosi, que fa referència als canvis en la composició de la microbiota intestinal, s'ha associat amb trastorns de salut a llarg termini, com la malaltia celíaca. Tot i això, encara que la microbiota bacteriana ha estat àmpliament estudiada, el viroma, que és molt més divers que tots els altres regnes, és relativament menys conegut. La interacció trans-regne entre bacteris i virus té un impacte en la salut de l'hoste més enllà dels seus efectes individuals, cosa que emfatitza la importància d'explorar aquesta relació. Amb l'objectiu d'aprofundir en la relació entre la microbiota i el seu hoste en etapes primerenques de la vida i en el context de la malaltia celíaca infantil, aquesta tesi doctoral es proposa descriure la microbiota de meconi i mostres de femta de lactants alimentats amb llet, així com avaluar possibles alteracions en nens celíacs adherits a una dieta sense gluten en comparació amb nens sans. A més, s’avalua l’efecte de l’administració de probiòtics en un model animal de malaltia celíaca. En utilitzar una combinació de diferents ciències òmiques, aquesta tesi té el potencial de descobrir informació valuosa sobre la funcionalitat i l’activitat de la microbiota intestinal i la seva relació amb les malalties. La investigació en aquesta tesi contribuirà a una millor comprensió de la importància de la interacció entre regnes i el seu paper a l'homeòstasi de l'hoste i les condicions de salut.

La microbiota intestinal juega un papel crucial en el mantenimiento de la salud y la homeostasis humanas, por lo tanto, el desarrollo de la microbiota intestinal durante los primeros años de vida tiene un impacto significativo en la salud posterior. La disbiosis, que se refiere a los cambios en la composición de la microbiota intestinal, se ha asociado con trastornos de salud a largo plazo, como la enfermedad celíaca. Sin embargo, aunque la microbiota bacteriana ha sido ampliamente estudiada, el viroma, que es mucho más diverso que todos los demás reinos, es relativamente menos conocido. La interacción trans-reino entre bacterias y virus tiene un impacto en la salud del huésped más allá de sus efectos individuales, lo que enfatiza la importancia de explorar esta relación. Con el objetivo de profundizar en la relación entre la microbiota y su huésped en etapas tempranas de la vida y en el contexto de la enfermedad celíaca infantil, esta tesis doctoral se propone describir la microbiota de meconio y muestras de heces de lactantes alimentados con leche, así como evaluar posibles alteraciones en niños celíacos adheridos a una dieta sin gluten en comparación con niños sanos. Además, se evalúa el efecto de la administración de probióticos en un modelo animal de enfermedad celíaca. Al utilizar una combinación de diferentes ciencias ómicas, esta tesis tiene el potencial de descubrir información valiosa sobre la funcionalidad y la actividad de la microbiota intestinal y su relación con las enfermedades. La investigación en esta tesis contribuirá a una mejor comprensión de la importancia de la interacción entre reinos y su papel en la homeostasis del huésped y las condiciones de salud.

The gut microbiota plays a crucial role in maintaining human health and homeostasis. Therefore, the development of gut microbiota during early life significantly impacts later health. Dysbiosis, or changes in the gut microbiota composition, has been associated with long-term health disorders such as celiac disease. However, while the bacterial microbiota has been extensively studied, the virome, which is much more diverse than all other kingdoms, is relatively less understood. Transkingdom interplay between bacteria and viruses impacts host health beyond their individual effects, emphasizing the importance of exploring this relationship. To gain further insight into the relationship between the microbiota and its host in early life stages and in the context of childhood celiac disease, this doctoral thesis aims to describe the microbiota of meconium and stool samples from milk-fed infants and to compare the possible alterations of healthy children with that of children with celiac disease adhering to a gluten-free diet. Additionally, it assesses the effect of probiotic administration in an animal model of celiac disease. By utilizing a combination of different omics sciences, this thesis has the potential to uncover valuable insights into the functionality and activity of the intestinal microbiota and its relationship with diseases. The research in this thesis will contribute to a better understanding of the significance of transkingdom interplay and its roles in host homeostasis and health conditions.