Arquitectura genètica i mecanismes de les interaccions hoste-microbioma a partir d'una anàlisi de múltiples cohorts de rates de laboratori genèticament heterogènies

This document contains the translation in Catalan of the title and abstract, as well as a lay summary, of the scientific journal article by Tonnelé*, Chen* et al. “Genetic architecture and mechanisms of host-microbiome interactions from a multi-cohort analysis of outbred laboratory rats” Nature Communications (2025) https://doi.org/10.1038/s41467-025-66105-z Arquitectura genètica i mecanismes de les interaccions hoste-microbioma a partir d’una anàlisi de múltiples cohorts de rates de laboratori genèticament heterogènies Paper abstract in English: The intestinal microbiome influences health and disease. Its composition is affected by host genetics and environmental exposures. Understanding host genetic effects is critical but challenging in humans, due to the difficulty of detecting, mapping and interpreting them. To address this, we analyse host genetic effects in four cohorts of outbred laboratory rats exposed to distinct but controlled environments. We show that polygenic host genetic effects are consistent across cohort environments. We identify three replicated microbiome-associated loci, one of which involves the sialyltransferase gene St6galnac1 and Paraprevotella. We nd a similar association in a human cohort, between ST6GAL1 and Paraprevotella, both of which have been linked with immune and infectious diseases. Moreover, we nd indirect (i.e. social) genetic effects on microbiome phenotypes, which substantially increase the total genetic variance. Finally, we identify a novel mechanism whereby indirect genetic effects can contribute to“missing heritability”. Traducció en català: El microbioma intestinal influeix en la salut i en la malaltia. La seva composició es veu afectada per la genètica de l’hoste i les exposicions ambientals. Entendre els efectes genètics de l’hoste és essencial, però representat un repte, en humans a causa de la dificultat de detectar-los, cartografiar-los i interpretar-los. Per abordar aquest problema, analitzem els efectes genètics de l’hoste en quatre cohorts de rates de laboratori genèticament heterogènies exposades a ambients diferents però controlats. Mostrem que els efectes genètics poligènics de l’hoste són consistents entre els diversos entorns de les cohorts. Identifiquem tres loci associats al microbioma, un dels quals involucra el gen de la sialiltransferasa St6galnac1 i el bacteri Paraprevotella. Trobem una associació similar en una cohort humana, entre ST6GAL1 i Paraprevotella, tots dos prèviament relacionats amb malalties immunitàries i infeccioses. A més, detectem efectes genètics indirectes (és a dir, socials) sobre el microbioma, que augmenten substancialment la variància genètica total. Finalment, identifiquem un mecanisme nou pel qual els efectes genètics indirectes poden contribuir a l’“heretabilita t invisible» . Resum divulgatiu: El nostre intestí és ple de microorganismes que tenen un paper clau en la nostra salut. Tot i això, encara sabem poc sobre fins a quin punt la nostra genètica influeix en quins microbis hi viuen. Estudiar-ho en humans és complicat, perquè les persones estem exposades a molts factors ambientals diferents, inclosos alguns que ni tan sols sabem mesurar. Per entendre millor el paper de la genètica, hem analitzat quatre grups de rates de laboratori criades en ambients controlats però diferents. Això ens ha permès comprovar que els gens influeixen en una gran part dels microbis intestinals (un 39%), i que ho fan a través de regions del genoma sorprenentment similars en les diferents condicions ambientals. Entre els resultats més destacats, hem identificat tres regions del genoma clarament associades a la presència de determinats microbis. Una d’elles inclou el gen St6galnac1, que afegeix molècules de sucre a la mucositat intestinal, i està relacionat amb l’abundància de Paraprevotella, un bacteri que s’alimenta d’aquests sucres. En humans trobem una associació molt semblant entre ST6GAL1 i Paraprevotella. Aquesta relació podria ser rellevant per a la salut, ja que tant el gen com el bacteri s’han vinculat prèviament a malalties immunitàries i infeccioses. A més, hem descobert que la genètica d’un individu pot influir en el microbioma d’altres individus amb qui conviu. Això passa quan bacteris afectats pels gens de l’hoste es transmeten a través del contacte social de proximitat.