Proyecto H2020 HoloFood: Solución holística para mejorar la producción de alimentos para animales mediante la deconstrucción de las interacciones biomoleculares entre el alimento, los microorganismos intestinales y los animales en relación con los parámetros de rendimiento

Garantizar que la producción de alimentos siga siendo sostenible y al mismo tiempo satisfacer las necesidades de una población en crecimiento es un desafío clave que debe superarse. Los microorganismos intestinales desempeñan un papel fundamental en la salud y el bienestar de los animales, y una microbiota intestinal equilibrada es esencial para una producción óptima de alimentos. Los aditivos para piensos han demostrado ser eficaces para modular los microbiomas en muchos sistemas, aunque su eficacia suele presentar variaciones. Una razón probable que subyace a tal inconsistencia es el limitado conocimiento que tenemos sobre sus medios específicos de acción. En el mejor de los casos, las empresas que producen aditivos para piensos podrían emplear experimentos in vitro e in vivo para probar las propiedades y beneficios del aditivo. 

Sin embargo, la capacidad de información de estos enfoques es limitada, ya que la respuesta in vivo de los microorganismos puede ser radicalmente diferente a las condiciones in vitro, ya que los microorganismos de interés se encuentran en diferentes condiciones físico-químicas y podrían interactuar con cientos de otros taxones microbianos, así como con el huésped. Por lo tanto, la mejora de los aditivos para piensos a menudo se basa en enfoques de prueba y error, lo que limita el desarrollo de una comprensión completa de las razones detrás del éxito o el fracaso de los aditivos. En consecuencia, los procedimientos para mejorar los productos de aditivos para piensos son ineficientes, y es poco probable que se puedan encontrar productos verdaderamente óptimos sin modificar drásticamente el enfoque adoptado. HoloFood supera estas limitaciones aprovechando los desarrollos computacionales y de laboratorio de última generación para proporcionar información directa sobre los efectos de las interacciones biomoleculares entre los aditivos para piensos, los microorganismos intestinales y los huéspedes en la producción de alimentos. Esto se logró mediante la implementación de un nuevo marco holoómico, que explota las disminuciones en el precio de la generación de conjuntos de datos ómicos, junto con métodos biomoleculares y estadísticos de vanguardia. 

HoloFood se basa en dos observaciones: 

1. Los animales y sus microorganismos asociados se comportan de manera diferente según el entorno y la etapa de desarrollo del animal.
2. Muchos procesos biológicos de los animales y sus microorganismos asociados se ven afectados, o incluso condicionados, por el otro socio de la simbiosis. 

Esto implica que el efecto de cualquier aditivo alimentario podría diferir en función de los antecedentes genómicos y la etapa de desarrollo del animal, la composición del microbioma y el entorno de producción. Nuestro marco analiza los genomas, transcriptomas y metabolomas de los animales y sus microorganismos intestinales asociados, y luego los vincula con la salud y la fisiología de los animales, así como con los parámetros de rendimiento de la producción de alimentos. Para mostrar el potencial de diferentes sistemas de producción de alimentos y medir el impacto comercial y social de nuestro enfoque, HoloFood realizó ensayos a escala comercial para aves de corral y salmón en los que se analizaron las interacciones biomoleculares entre los microorganismos y los animales alimentados con diferentes aditivos alimentarios en relación con los parámetros de producción de alimentos relacionados con la cantidad, la calidad y la seguridad de los alimentos. así como la sostenibilidad de la producción de alimentos y el bienestar. 

Al comprender los efectos fisiológicos de las interacciones biomoleculares que se producían al administrar diferentes aditivos alimentarios, HoloFood optimizó su uso adaptando su administración al contexto genómico y al microbioma intestinal de los animales, así como al entorno agrícola. Como tal, el objetivo era aumentar la eficiencia de los aditivos para piensos y, por lo tanto, mejorar los productos alimenticios finales. En el futuro, creemos que otros sistemas de producción de alimentos podrían optimizarse a través de estos enfoques holoómicos. De este modo, HoloFood actuará como paradigma de planteamientos y, al hacerlo, fomentará la creación de puestos de trabajo relacionados con la investigación científica y el sector alimentario, tanto con las empresas productoras como con las industrias asociadas. Además, los recursos abiertos y la disponibilidad de datos resultantes del proyecto HoloFood serán de valor para la investigación y las partes interesadas de la industria más allá del período de tiempo del proyecto.