Revista Aqua Nº222

marzo de 2019

Acuicultura: Biología molecular más allá de los diagnósticos

Las aplicaciones de esta ciencia en acuicultura se han ampliado considerablemente, aportando al desarrollo de la genética, nutrición, esmoltificación e, incluso, medio ambiente.

El violento brote de virus ISA que sufrió la salmonicultura chilena entre 2007 y 2010 dejó varias cosas negativas, tales como una profunda crisis financiera y social, pero, desde otro ángulo, también dejó algunas positivas. Es que dentro de las últimas se pueden considerar el fortalecimiento de la legislación acuícola que ha permitido mantener a raya a diversos patógenos y, adicionalmente, se empujó a la actividad a adquirir tecnologías y desarrollar nuevos conocimientos científicos para aumentar la sostenibilidad del negocio.

“No creo que existan dichas estadísticas, pero Puerto Montt (región de Los Lagos) debe ser una de las ciudades donde más se hace PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa) en el mundo”, analiza el investigador senior del Área de Investigación y Desarrollo de Pathovet, PhD Mauricio Ríos. La razón de la anterior aseveración se relaciona con los miles de análisis que se realizan anualmente para determinar presencia o no de patógenos en los sistemas de cultivo de salmónidos. Por cierto, estos exámenes son derivados de la biología molecular, ciencia que tiene como objetivo el estudio de los procesos que se desarrollan en los seres vivos desde un punto de vista molecular y que cada vez toma mayor fuerza dentro de la acuicultura chilena.

Para comprender la relevancia que ha alcanzado esta disciplina en la actividad cultivadora bien vale mencionar dos ejemplos. Antes del virus ISA, una parte considerable de los análisis patológicos se basaban en cultivos celulares. Estos procesos se demoraban fácilmente unas tres semanas. Hoy, gracias al uso de tecnologías derivadas de la biología molecular, la respuesta se podría tener en unas siete horas, aunque los laboratorios de diagnóstico entregan sus respuestas usualmente en un promedio de 48 horas, dada la demanda y procedimientos de verificación.

El otro ejemplo también se relaciona con el virus ISA. Es que luego del brote de mediados de 2007, y si se confirmaba que un plantel de peces tenía presencia del patógeno, la autoridad obligaba a cosechar a todo el plantel. Nuevamente, debido a la biología molecular, se pudo determinar científicamente que existen distintas cepas del virus y que, incluso, algunas no causan daños o mortalidades en los peces. Actualmente, solo obliga a extraer del mar los ejemplares cuando son infectados con alguna de las cepas confirmadamente patogénicas.

Por ser los usuarios más masivos de la biología molecular, primeros nos centraremos en los laboratorios de diagnóstico.

Rápidas respuestas

Uno de los laboratorios más reconocidos en el país es ADL Diagnostics Chile, donde “es imprescindible contar con técnicas de biología molecular rápidas y confiables”, comenta PhD Marcos Mancilla, el director científico de la compañía que emplea PCR y sus métodos derivados, es decir, aplicaciones con química para tiempo real (Real-time PCR) con el objetivo de ofrecer a sus clientes “un portafolio de métodos para la detección e identificación de una serie de patógenos asociados a distintas enfermedades en acuicultura”.

Pero eso no es todo, en ADL Diagnostics Chile también ocupan esta rama de la biología para la evaluación de expresión génica de inmunomoduladores de la respuesta innata y adaptativa, variantes genéticas, determinación de sexo, resistencia a antibacterianos o antiparasitarios y cepas de alta o baja virulencia, entre otros. Para lo anterior, también emplean tecnologías de punta (Next Generation Sequencing o NGS), como son Illumina HiSeq y Pacific Bioscience.

“Hemos visto cómo ha evolucionado la tecnología de PCR, desde los primitivos geles de agarosa hasta los sofisticados equipos de tiempo real actuales”, analiza Mancilla, agregando que lo anterior le ha permitido reducir drásticamente “los tiempos de respuesta que damos a nuestros clientes en acuicultura lo que ha incidido, sin duda, en una mejor gestión sanitaria”.

En el ámbito de la salud, la biología molecular también ha permitido el desarrollo de vacunas de subunidad o de DNA y la caracterización de nuevas moléculas inmunoestimulantes y/o fármacos, entre otros.

Genética

Y si bien ADL Genetics Chile también está empleando la biología molecular para conocer líneas genéticas de peces resistentes a enfermedades, uno de los que más ha avanzado en este campo a nivel nacional e internacional es el PhD José Manuel Yáñez, investigador de la Universidad de Chile que ha colaborado estrechamente con la casa genética Benchmark Genetics Chile.

“Nuestras investigaciones han apuntado a determinar la base genética de la variación de caracteres de interés productivo en salmones de cultivo, tales como velocidad de crecimiento, resistencia a enfermedades parasitarias, virales y bacterianas, y rasgos de calidad, entre otros”, comenta Yáñez, detallando que para lograr los anteriores desarrollos “utilizamos información molecular de elevada resolución (genotipado de alto rendimiento y secuenciación masiva) en conjunto con métodos genético-estadísticos y bioinformáticos, los cuales nos permiten identificar regiones del genoma para cada uno de los caracteres estudiados”.

En pocas palabras, el investigador de la Universidad de Chile dice que, gracias a esta ciencia, los principales aportes del grupo de científicos -al que pertenece- se pueden resumir en el desarrollo de “plataformas de genotipado de marcadores moleculares de alto rendimiento (SNP-chips) en salmón Atlántico, salmón coho y tilapia, los cuales han permitido identificar QTL (del inglés, Locus de Efecto Cuantitativo) y genes asociados a resistencia al Síndrome Rickettsial del Salmón (SRS), cáligus y virus IPN, entre otros caracteres de interés económicos”.

En general, todas las casas genéticas de salmónidos también están empleando la biología molecular para desarrollar esquemas de selección genómica lo que permite predecir el mérito genético de un reproductor para caracteres relacionados con el crecimiento, resistencia a enfermedades, calidad de canal o madurez, entre otros. En definitiva, estas técnicas permiten que estos proveedores puedan entregar ovas mejoradas a la salmonicultura con alto nivel de confiabilidad.

Nutrición y smoltificación

Aunque los avances más concretos derivados de la biología molecular se han centrado en la salud de peces y genética, existen otros campos donde está siendo aplicada y con éxito.

Es el caso de Pathovet, que además de diversos servicios relacionados con la salud de peces, ellos también han avanzado “en la identificación de genes asociados al metabolismo y que permiten apreciar la función hepática de los ejemplares”, detalla la jefa del Área de Investigación y Desarrollo de Pathovet, PhD Andrea Peña. En resumen, a través del análisis de determinadas proteínas, enzimas u otras sustancias, pueden conocer si el funcionamiento del hígado es óptimo durante, por ejemplo, la digestión de una dieta específica.

Esta compañía también desarrolló su Smoltmeter, indicador predictivo del momento óptimo del traslado de smolts al mar a través de la extracción y análisis de tres genes obtenidos desde una muestra tomada de las branquias y por medio de tecnologías como RNA Later y RT-qPCR Multiplex. El objetivo de este análisis es reducir las pérdidas atribuibles a peces rezagados.

“En estos dos servicios basados en biología molecular hemos encontrado un nuevo nicho que ha sido muy bien recibido por nuestros clientes, tanto de productoras de salmónidos como por parte del cluster, es decir, proveedores de dietas, vacunas o farmacéuticas”, asevera Peña.

Nuevos desarrollos

La magnitud y sofisticación alcanzada por la industria acuícola de Chile, y las proyecciones que posee, obligan a diferentes grupos a seguir invirtiendo e investigando en biología molecular para enfrentar de mejor forma los actuales y futuros desafíos.

En el caso de ADL Diagnostics Chile reconocen que la biología molecular ha experimentado un desarrollo exponencial en los últimos años y advierten que se podrían esperar nuevos avances en “tecnologías de secuenciación. Probablemente, en poco tiempo veremos que esta tecnología revolucionará el diagnóstico, llevando esta al terreno de lo cotidiano y a un uso más masivo. Esto traerá beneficios no solo a la acuicultura sino que también a todo tipo de industrias de producción animal y, por supuesto, a la salud humana”, analiza el director científico de la compañía que pronto dará a conocer algunas innovaciones en la materia.

En el campo de la genética también se advierten variadas aplicaciones potenciales. Una de ellas es la edición genética que, mediante la tecnología CRISPR/Cas9 “se proyecta como una potente alternativa para la incorporación rápida y altamente diseminable de atributos deseables en los peces de cultivo”, analiza José Manuel Yáñez. Una aplicación de lo anterior es lo desarrollado por el grupo de investigadores de la Universidad de Chile en la línea FLT 01 de tilapia, “la cual ha sido generada mediante esta tecnología y presenta un 16% más de velocidad de crecimiento y un 70% más de rendimiento de filete debido a la modificación de un gen particular”, agrega el científico. Se puede destacar que este producto ya ha sido aprobado para comercializarse en países de la región, como Argentina.

En definitiva, estos avances científicos en el área de la biología molecular prometen una mayor comprensión de los procesos de expresión génica de los organismos y también permiten acelerar la obtención de animales más adaptados a las condiciones de cultivo, aumentando la rentabilidad y sostenibilidad de las explotaciones acuícolas.

Ciertamente que la biología molecular también irá entregando soluciones a medida que la industria acuícola se dirija a lugares más aislados o expuestos. “Gracias a la disminución de los valores que están logrando estas tecnologías, es posible pensar que en un mediano plazo, los centros de cultivo contarán con herramientas para detectar la presencia de patógenos. Eso será muy útil en centros de cultivo offshore, donde será muy difícil obtener las muestras y enviarlas a un laboratorio de diagnóstico”, comenta Mauricio Ríos.

En este sentido, en la presente edición de AQUA se anuncia el lanzamiento del kit portátil WikiGen-SRS realizado por la compañía chilena Newenko Group y que, a partir de la biología molecular, permite detectar SRS en menos de dos horas y sin necesidad de equipamiento de laboratorio.

Como se advierte, la salud, genética o la nutrición son los primeros ámbitos concretos de incursión de la biología molecular avanzada para que la industria acuícola logre mayores niveles de eficiencia y seguridad y pueda tomar decisiones correctas y oportunas. Hacia futuro se abren enormes posibilidades.