A pesar de la adopción universal de programas de vacunación y un enfoque implacable en la gestión preventiva de la salud de los peces, todavía hay una clara necesidad de nuevas mejoras en la protección de los peces de cultivo contra las enfermedades infecciosas, los parásitos y las condiciones ambientales.
Por ello, investigadores del Instituto Roslin y la Universidad de Aberdeen están desarrollando investigaciones que pretenden mejorar el impacto de la vacunación mediante una mejor comprensión de las enfermedades, así señalaron en Fish Health Forum.
Aunque la edición genética sigue siendo actualmente una tecnología excluida de las mesas, las mejoras en vacunas, cría selectiva y controles de ingeniería siguen siendo mejores herramientas para reducir el impacto de las enfermedades infecciosas, indicó el candidato a PhD del Instituto Roslin, Robert Stewart.
Esta iniciativa surgió debido a problemas sin precedentes que registraron los centros de cultivo escoceses de salmón que dieron cuenta de elevadas pérdidas de peces en 2022, el doble que el año anterior, según datos de la Inspección de Sanidad Piscícola. Al mismo tiempo, y a pesar de ello, Escocia produjo más peces de piscifactoría que nunca.
Las incógnitas del sistema inmunitario impulsan el trabajo
«La vacunación en el momento de la esmoltificación es la mejor opción que tenemos para proteger a los peces de piscifactoría de una amplia gama de virus, bacterias y hongos. Sin embargo, hasta la fecha, la mayor parte de la investigación sobre vacunación se ha basado en el método de ensayo y error y en la inactivación o atenuación de patógenos, en lugar de identificar la respuesta inmunológica deseada en los peces y luego aplicar ingeniería inversa a una vacuna a partir de esa respuesta», apuntó Robert Stewart.
El investigador señaló en el artículo que este proceso se debe en parte a un desconocimiento fundamental del sistema inmunitario de los peces. «A pesar de que el salmón atlántico es la especie acuícola de mayor valor a nivel mundial, sabemos relativamente poco sobre la función de la mayoría de los genes de su genoma y aún menos sobre el repertorio de proteínas, o proteoma, codificado por estos genes», sostuvo.
Agregó que «sin comprender las piezas que constituyen este rompecabezas, es casi imposible unirlas y entender cómo las vacunas eficaces conducen a la protección, y por qué muchas candidatas a vacunas son ineficaces».
«La investigación académica actual se centra en estudiar y explotar la variación de la reproducción, la productividad y la resistencia a las enfermedades en el genoma de las poblaciones de salmón. Sin embargo, cuando el ADN se traduce en proteínas, la complejidad se amplía y con ello nuestra comprensión se debilita», explicó Stewart.
Los genes están formados por cuatro sustancias químicas o bases – adenina, timina, citosina y guanina – y la combinación de estas sustancias químicas relativamente simples puede generar suficiente diversidad para codificar toda la información necesaria para la vida. Sin embargo, es en las proteínas donde las cosas se ponen más difíciles, aseveró el científico.
Una nueva tecnología arroja luz sobre las proteínas
«Las combinaciones de tres bases químicas en los codones del ADN contienen instrucciones para cadenas de aminoácidos mucho más complejas que el ADN que contiene las instrucciones. En lugar de sólo cuatro componentes disponibles para las secuencias de ADN, las proteínas pueden estar formadas por más de 20 aminoácidos diferentes, cada uno de ellos más grande y complejo que las bases del ADN», detalló Stewart.
Añadió que «además de la complejidad adicional derivada de las posibles permutaciones de unidades, las proteínas se pliegan en estructuras complejas y algo impredecibles cuando se forman, en comparación con la estructura increíblemente consistente de la doble hélice del ADN. Aquí radica la dificultad y la razón por la que sabemos relativamente poco sobre el proteoma del salmón en comparación con su genoma».
El investigador destacó que aquí es donde entran en juego los avances tecnológicos. «Gracias a la espectroscopia de masas de alto rendimiento acoplada a la cromatografía líquida, estamos empezando a desentrañar la compleja mezcla de proteínas del proteoma del salmón, para comprender cómo la variación en la secuencia de ADN de un gen puede provocar alteraciones en las características físicas observables, o fenotipo, de un individuo», describió el profesional del Instituto Roslin.
«Al descomponer las complejas y largas cadenas de proteínas en fragmentos más pequeños y manejables, y separar estos pequeños fragmentos a lo largo del tiempo, podemos medir la abundancia de estos fragmentos y luego asignarlos de nuevo a la proteína de la que proceden. Con esta técnica de espectroscopia de masas ascendente podemos detectar, identificar y cuantificar las proteínas del proteoma», explicó Stewart,
Con esta técnica, además de otras más tradicionales de proteómica como la detección de anticuerpos y la reacción en cadena de la polimerasa, el grupo de investigación pretende descubrir los procesos biológicos que conducen a la resistencia de los peces a las enfermedades.
Enfoque por grupos de genes
En concreto, actualmente los investigadores están interesados en un grupo de genes denominados motivo tripartito (TRIM), que dan lugar a proteínas cruciales en humanos para la regulación de la respuesta inmunitaria. Estas proteínas son enzimas denominadas ubiquitina ligasas. Las enzimas ubiquitina ligasas unen una molécula de ubiquitina a otras proteínas, lo que puede tener implicaciones drásticas y variadas sobre el destino de esta proteína.
«La vía de señalización de la ubiquitina está relacionada con la degradación de proteínas por el proteasoma, la señalización celular y la activación de proteínas. Se trata de un sistema complejo y dinámico que tiene una función crítica en la regulación de la respuesta inmunitaria en humanos y especies modelo como el pez cebra», aseveró Robert Stewart.
Los científicos esperan poder aportar una nueva comprensión del mecanismo de estas proteínas TRIM, así como de los cambios a nivel celular en todas las proteínas en respuesta a la infección viral. El trabajo también podría arrojar luz sobre los mecanismos que utilizan los virus para eludir la respuesta inmunitaria del huésped.
Vacunación y esperanzas de cría
Son muchas las posibles implicaciones prácticas del proyecto de cuatro años de duración, patrocinado tanto por el Biotechnology and Biological Sciences Research Council como por Zoetis Partnership Platform en conexión con el Easter Bush Research Consortium.
Mediante la comprensión de la proteómica de la progresión de la enfermedad y la resistencia a la misma, los investigadores pretenden descubrir mecanismos para mejorar la vacunación, identificar candidatos para la cría selectiva y comprender las proteínas víricas que manipulan el sistema inmunitario del salmón para permitir la infección.
«Aunque inicialmente nos centramos en dos de los principales virus que afectan al salmón atlántico, los sistemas y herramientas que estamos desarrollando serán transferibles a otros virus y patógenos, así como a otras especies de peces», puntualizó Stewart.
Fotografía: Fish Health Forum