El projecte pretén establir un vincle entre l’antiga ciutat de Tàrraco (segles III i VII) i la societat actual a través de l’estudi de l’evolució del microbioma resident al càlcul dental i, de manera indirecta, de la nutrició. Sabem que el tipus d’alimentació i l’estil de vida són elements claus que defineixen la composició del microbioma present a la cavitat oral i s’esperaria que en el transcurs del temps, s’hagi produït canvis. 

Donat que es disposa d’una col·lecció de mostres antigues del substrat de la societat catalana de fa 1800-1300 anys i de la qual es té a disposició el context històric, es vol donar resposta a les preguntes següents:

• Ha canviat la composició del microbioma en els darrers segles? 
• Com influeix l’alimentació en el microbioma? 
• Els aliments industrialitzats influeixen en la composició actual? 
• S’ha mantingut la diversitat de la microbiota?

Per assolir aquest objectiu i respondre aquestes qüestions, es desenvolupa aquest projecte multidisciplinari que es basa principalment en l’estudi de l’ADN antic. L’ADN antic és un camp de recerca i, alhora, una eina potent que connecta el passat amb el present a través de la recuperació de l’ADN de mostres antigues. 

 

Els resultats obtinguts es compararan amb el microbioma de càlcul dental present a la societat actual. L’evolució del microbioma de la cavitat oral és una àrea de recerca poc explorada i, per tant, fins a la data tenim poques dades de poblacions antigues. És, doncs, una oportunitat única que podria aportar informació valuosa de comprendre i reconstruir els microbiomes d’estils de vida abans dels antibiòtics. Finalment, la informació que s’aconsegueixi podria ser de gran interès en un futur pròxim per a la manipulació del microbioma humà amb finalitat terapèutica.

 

Els objectius són:

• Esbrinar si ha hagut alguna alteració en la microbiota oral degut a un canvi d’alimentació des dels nostres avantpassats fins a l’actualitat.
• Saber si en el transcurs del temps la diversitat microbiana present al càlcul dental s’ha conservat, incrementat o, al contrari, ha disminuït.
• Revelar si hi ha cap vincle evolutiu entre el microbioma de la cavitat oral i l’ésser humà i, en conseqüència, la salut humana.
   

Abstract

 

The main purpose of this project is to establish a link between the ancient city of Tarraco (3rd and 7th centuries) and the current Catalan society through the study of the evolution of the resident microbiome in dental calculus and, indirectly, the nutrition. It is known that the type of food and lifestyle are key elements in order to define the composition of the microbiome which is located in the oral cavity.

 

Considering we have a collection of ancient samples of the sublayers of Catalan society from 1800-1300 years ago and of which we have available historical context, we will deal with the following questions: the composition of the microbiome has changed in the last centuries? How does feeding affect the microbiome? Are industrialized food influencing the current composition? Has the microbiota diversity been maintained? 

 

This multidisciplinary project, mainly based on the study of ancient DNA, has the goal to answer these questions. Ancient DNA is a field of research and, at the same time, a powerful tool that connects the past with the present through the recovery of DNA from ancient samples. The achieved results will be compared with the microbiome of dental calculus which is in the current Catalan society. 

 

The evolution of the microbial of the oral cavity is an unexplored research area and so, to date, we have few data from ancient populations. It is, therefore, a unique opportunity that could provide us with valuable information to understand and rebuild the microbiomas lifestyles since before antibiotics. Finally, the information we obtain could be of great interest in the near future in order to manipulate human microbiome for therapeutic purposes.

 

Microbiota, microbioma, ADN, alimentació

 

2018 - 2018

 

La paleogenètica és una potent eina per entendre l’evolució de les poblacions antigues donat que ens ajuda a la determinació de la seva estructura, origen i evolució així com ens aporta informació ancestral. Les mostres de la col·lecció pertanyen a restes humanes exhumades a diferents necròpolis del període romà, entre els segles III i VII, localitzades a l’antiga ciutat de Tàrraco, avui Tarragona. Les mostres van ser seleccionades per l’Institut Català d’Arqueologia Clàssica (ICAC) i cedides pel Museu Nacional Arqueològic de Tarragona, en el marc d’un projecte dut a terme amb el suport del Seventh Framework Programme (MEDIGENE, HEALTH-F2-2011-279171, Genetic and environmental factors of insulin resistance syndrome and its long-term complications in immigrant Mediterranean populations). L’ADN endogen es va extreure al laboratori de l’IDIBAPS especialitzat en el processament de mostres antigues per garantir la qualitat de les mostres.

En els darrers anys, s’ha descobert el potencial dels estudis en paleomicrobiologia i sobretot en l’estudi del microbioma de la cavitat oral. Tradicionalment, el càlcul dental era un element que es descartava ja que l’objecte d’estudi era l’ADN de l’individu. L’evolució del microbioma és una àrea de recerca poc explorada i, per tant, existeix poca informació sobre com s’ha produït l’evolució del microbioma humà i com s’ha alterat amb els canvis de l’estil de vida en els darrers segles. Sabem que les societats amb alimentació i estils de vida molt diferents presenten diferències en els seus microbiomes, sobretot en les poblacions indígenes, que són les que manifesten una major diversitat de microorganismes que no pas les societats industrialitzades. 

Donat que es disposa d’una col·lecció de mostres antigues del substrat de la nostra societat catalana de fa 1800-1300 anys, i de la qual es disposa de dades associades en base al seu context arqueològic i estudi odontològic, es pretén anar un pas més enllà i analitzar l’ADN present al càlcul dental i així observar si s’han produït canvis a casa nostra. Actualment, la recerca arqueològica del nostre país s’apropa a aquesta realitat cultural a partir d’anàlisis de reconstrucció paleoambiental, la zooarqueologia i la carpologia. No obstant, l’estudi que aquí es presenta intenta reconstruir els nostres costums alimentaris a partir dels mateixos receptors i/o consumidors.

 

 

El projecte s’ha dividit en tres fases:

Fase 1: Selecció de mostres i extracció d’ADN

Fase 2: Ultraseqüènciació

Fase 3: Anàlisi de resultats

 

La fase 1 engloba la selecció de les mostres antigues, cedides per l’Institut Català d’Arqueologia Clàssica. Es van revisar 1295 dents pertanyents a 489 individus, de les quals es va trobar càlcul dental en 114 dents de 95 individus. Es va construir una base de dades amb informació associada a la mostra: datació de la mostra, edat, sexe, necròpoli i estatus social. Aquestes dades es van incorporar a l’aplicatiu web Noray-Bio. Pel que fa a les mostres actuals, es van fer amb 38 mostres que presentaven càlcul dental i que van voler participar en l’estudi responent a un qüestionari. Els resultats també es van incloure en una base de dades. 

 

Finalment, es va fer l’estudi amb 77 mostres antigues i 38 actuals. Les fases 2 i 3 van consistir en la seqüenciació d’aquestes mostres antigues i una vegada obtingut l’ADN es van enviar a la plataforma de genòmica de la UPF. S’ha obtingut una taula que s’ha pogut comparar amb diferents bases de dades: Human Oral Microbiome Database (HOMD) i Human Microbiome Project ( HMP). S’ha observat:

• Hi ha 45 taxons amb contaminació de control (per tant, no ens hi fixem), i una majoria de taxons més abundants en les antigues que en les actuals.
• Hi ha diferències significatives en l’abundància d’alguns taxons entre antigues i actuals.
• Agafant les definicions “oral” de les dues bases de dades, veiem que en les antigues hi ha menys taxons definits com a “oral” que en les actuals. S’han buscat els taxons en dues bases de dades: HOMD i HMP.
• Amb algunes cerques manuals per taxó, s’ha vist que hi ha un major número de mostres pertanyent al sòl.

 

El projecte i els resultats preliminars es van difondre a nivell divulgatiu a l’event “Nit de la recerca” que va tenir lloc els dies 28 i 29 de setembre de 2018. 

 

S’està preparant un article científic de les dades obtingudes en aquest projecte.

 

El projecte culminarà en el desenvolupament d’una tesi doctoral que permetrà interpretar al detall els resultats obtinguts de la seqüenciació massiva i seran analitzats des d’una perspectiva d’ecologia microbiana per, posteriorment, correlacionar les dades microbiològiques amb els resultats nutricionals obtinguts dels qüestionaris de dieta dels pacients, així com les dades nutricionals conegudes en l’antiguitat.

 

Els resultats que s’obtinguin d’aquest projecte es difondran de maneres diferents perquè sigui accessible a tot tipus de públic. A nivell científic, els resultats es publicaran en format d’article en revistes científiques especialitzades amb un factor d’impacte el més elevat possible. A més a més, es pretén donar a conèixer el projecte i els resultats en congressos, tant nacionals com internacionals.

Per arribar a la població no experta, es divulgarà el projecte en la premsa i s’impartiran xerrades on s’explicarà perquè aquest estudi és rellevant per comprendre com l’estil de vida actual ha modificat la microbiota a la nostra població en el transcurs dels darrers mil·lennis. En funció dels resultats que s’obtinguin, es tindrà prou informació per detectar i adquirir hàbits saludables o bé suprimir els que siguin negatius per a la salut humana. 

 

• Institut Català d’Arqueologia Clàssica (ICAC)
• Institut d’Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer (IDIBAPS)