Gregory Phillips, professor de microbiologia veterinária e medicina preventiva na Faculdade de Medicina Veterinária da ISU e investigador principal na bolsa, disse que os investigadores estão focados em bactérias intestinais que se adaptaram para viver no sistema digestivo humano. Estas bactérias interagem com os sistemas hospedeiros para promover a saúde de várias maneiras.

"Estas (bactérias) encontraram no nosso intestino um ambiente onde podem prosperar, crescer, ajudando o nosso sistema digestivo a converter alguns dos alimentos que não temos a capacidade de digerir", revela.

Um microbioma saudável também afeta o sistema imunitário, e a equipa de pesquisa vai procurar partes do microbioma que influenciem a eficácia das vacinas. Como a pandemia coronavírus mostrou, nem todos respondem às vacinas de forma idêntica. O nível de imunidade conferido por uma vacina, bem como a durabilidade dessa imunidade, podem oscilar de um indivíduo para outro. Phillips e os seus colegas vão estudar se as condições do microbioma podem melhorar a resposta da vacina. Por exemplo, existem bactérias particulares cuja presença fortalece a resposta da vacina, ou mesmo genes particulares dentro das bactérias? E os humanos podem ajustar os seus microbiomas para otimizar a sua resposta à vacina, como por exemplo através do uso de probióticos?

Phillips vai liderar testes em ratos monitorizando mudanças na microbiota e resposta imune estimulada pela toma da vacina. Mas como as interações que os investigadores estão a observar são tão complexas, espera-se que as experiências gerem grandes quantidades de dados. É por isso que Phillips se juntou a cientistas da Universidade de Indiana para usar inteligência artificial para encontrar padrões em todos esses dados.

"Como cientistas, queremos encontrar causa e efeito", disse. "Queremos ir além das associações para chegar a causas, algo na microbiota que influencia o hospedeiro, pelo que as vacinas podem ser melhoradas."

O Departamento de Defesa americano está a financiar a investigação devido ao seu interesse em manter os combatentes no auge da saúde física. Phillips disse que os EUA enviam militares para todo o mundo, onde podem encontrar uma grande variedade de vírus e agentes patogénicos. “Melhorar a resposta às vacinas é uma forma importante de garantir que estes funcionários se mantenham saudáveis e ativos nas suas missões."

Mas a investigação também pode ter implicações para além das aplicações militares, disse Phillips. Os investigadores vão testar as vacinas que visam a proteína de pico do vírus SARS-CoV-2 para avaliar se as mudanças no microbioma podem melhorar as respostas imunes ao COVID-19. É provável que as suas descobertas se apliquem à saúde dos animais de estimação e dos animais de produção também.

Phillips será o principal investigador do projeto global e supervisionará as experiências de microbioma animal no Estado de Iowa. Michael Wannemuehler, professor de microbiologia veterinária e medicina preventiva e investigador do Instituto Nanovaccine, também contribuirá. Paul Macklin da Universidade de Indiana servirá como co-investigador principal e liderará a modelação de IA. Aarthi Narayanan, diretor de pesquisa de tradução e transferência de tecnologia na American Type Culture Collection, sediada na Virgínia, vai liderar as experiências de desafio viral.