Terapia genética: una buena alternativa para la lucha contra las enfermedades infecciosas

Un grupo de científicos en China manipularon los genes de cerdos para que resistieran a la PPC. Los investigadores utilizaron la técnica de modificación genética CRISPR/CAS9.

Autor: Dr. Manuel Albetis – profesor principal de la FMV – UNICA

Ante los problemas infecciosos virales que están causando estragos en la porcicultura mundial y en nuestro país, como son PRRS, peste porcina clásica, PED, GET y últimamente la peste porcina africana, en la mayoría de los casos no hay vacunas, no funcionan adecuadamente. Surge la terapia genética, que consiste en manipular el ADN para producir cerdos que no produzcan la proteína receptora para el virus respectivo, al no existir esta proteína específica, los virus no podrán adherirse ni reproducirse.

Estructura del virus

En la Figura 1, se puede apreciar un virus que contiene diversas envolturas glucoproteicas. Entre las glucoproteínas, las más importantes son la gp120, que
se encuentra a nivel de la membrana externa, y la gp41, localizada en la transmembrana; como se muestra en el ejemplo.

La gp120 tiene una elevada afinidad por la molécula CD4 en su región V1 de la célula huésped, principalmente los linfocitos T, colaboradores de la respuesta inmune celular.

La gp41 está involucrada en la fusión de la membrana celular y la introducción del material genético viral a la célula huésped.

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Proteína superficial gp120

La proteína superficial gp120 (SU) o gp120 es una glucoproteína que forma parte de la envoltura del virus. Es producida por proteólisis de la poliproteína gp160 por proteasas de la célula huésped.

Estructura primaria

La cadena polipeptídica de la gp120 tiene una longitud aproximada de 480 aminoácidos. Presenta 5 regiones variables (V1 a V5) y una región de bucle de unión a CD4.

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Mecanismo

Inicialmente, se produce la unión de la gp120 al receptor CD4 de la célula, la unión gp120-CD4 produce un aumento de la concentración del virus en la superficie de la célula y genera un cambio conformacional que aumenta la afinidad de la gp120 por ciertos receptores de quimiocinas de la superficie celular. Dependiendo principalmente de la estructura primaria de la región variable V3 de la gp120, puede producirse la interacción con los receptores CCR5, localizados mayormente en la superficie de los macrófagos, o con los receptores CXCR4, expresados más activamente en linfocitos T CD4+. La interacción con los receptores de quimiocinas produce un cambio conformacional en la gp120 que expone la gp41, la cual permite la fusión de las membranas, produciéndose la entrada del virus a la célula.

Receptores que reconocen patrones

El sistema inmunitario está equipado con receptores especializados en la detección de patógenos, tales como bacterias o virus que reciben el nombre de receptores que reconocen patrones. Estas proteínas son un elemento clave en el sistema innato, y se expresan fundamentalmente en células presentadoras de antígeno, como las células dendríticas y los macrófagos, aunque también se encuentran en otras células que pertenecen, o no, al sistema inmunitario. Los PRRs se clasifican en cuatro familias:

  • Receptores tipo Toll (TLR)
  • Receptores tipo NOD (NLR)
  • Receptores de lectinas tipo C (CLR)
  • Receptores tipo RIG-1 (RLR)

Se localizan de forma estratégica por toda la célula (ver Figura 3) en las membranas celulares, donde median el reconocimiento de patógenos extracelulares (bacterias u hongos); en los endosomas, donde detectan invasores intracelulares como virus; y en el citoplasma.

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  • TLR1, 2, 4 y 6 unen lípidos bacterianos
  • TLR3, 7 y 8 detectan ARN viral
  • TLR9 reconoce ADN bacteriano
  • TLR5 y 10 detectan proteínas bacterianas o de parásitos.

Los TLRs son receptores transmembrana tipo I constituidos por un dominio extracelular, implicado en el reconocimiento del agente infeccioso, y un dominio intracelular (TIR), con homología al receptor de la IL- 1. Este dominio TIR recluta diferentes moléculas de señalización que finalmente promueven la transcripción de genes implicados en la inflamación y respuesta inmune frente al agente patogénico. Cada TLR adapta la respuesta inmune al tipo de patógeno que reconoce.

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Síntesis de proteínas

La síntesis de proteínas se realiza en los ribosomas situados en el citoplasma celular. En el proceso de síntesis, los aminoácidos son transportados por ARN de transferencia correspondiente para cada aminoácido hasta el ARN mensajero, donde se unen en la posición adecuada para formar las nuevas proteínas.

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Traducción (síntesis de proteínas)

El ARN mensajero es el que lleva la información para la síntesis de proteínas, es decir, determina el orden en que se unirán los aminoácidos.

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Terapia genética, modificando el código genético, para no producir los receptores virales celulares

La técnica de edición CRISPR evita una devastadora infección porcina

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Una de las peores pesadillas para cualquier porcicultor es tener un lote infectado por el virus del síndrome reproductivo y respiratorio porcino (PRRSV), surgido en los años ochenta del siglo XX. El síndrome afecta ahora a estos ungulados en todo el mundo, causando enfermedad, muerte y abortos; hasta tal punto que ha sido calificado como la enfermedad porcina más importante desde el punto de vista económico. Solo en Norteamérica ocasiona pérdidas anuales por valor de 600 millones de dólares, a causa de las muertes y de los costes veterinarios. La vacunación no ha podido frenar su propagación, pero una nueva estrategia concebida por biólogos de la Universidad de Misuri podría suponer un avance decisivo. Es uno de los primeros equipos que ha desarrollado una aplicación pecuaria comercial del revolucionario método de edición genética CRISPR/ Cas9 para criar cerdos resistentes a la infección.

CRISPR/Cas9 es una técnica de manipulación génica que permite introducir cambios en el ADN con una precisión quirúrgica. Ha suscitado grandes expectativas en los círculos científicos, porque posibilita la rápida transformación de la función de los genes y permite sustituir a métodos anteriores menos eficientes. Randall Prather, Kristen Whitworth y Kevin Wells, de la División de Ciencia Animal, han recurrido a la técnica para criar tres lechones desprovistos de una proteína celular que actúa como puerta de entrada para el virus del PRRS.

Los lechones sometidos a la edición convivieron con otros siete congéneres normales en el mismo corral, y después se les inoculó a todos el virus del PRRS.

Cinco días después, los cerdos ordinarios contrajeron fiebre y enfermaron, pero los genéticamente modificados permanecieron sanos durante los 35 días que duró el estudio, pese al estrecho contacto con los compañeros enfermos. Los análisis de sangre también revelaron que los cochinos editados no habían generado anticuerpos contra el virus; otra prueba de que eludieron la infección cor completo. «Esperaba que los animales contrajeran el virus sin llegar a enfermar», confiesa Prather. «Pero, es como el día y la noche, vagaban de aquí para allá por el corral, con sus compañeros tosiendo por doquier, y seguían frescos como una rosa». Las conclusiones del estudio se han publicado en la revista Nature Biotechnology.

Ese trabajo y otros experimentos recientes auguran el papel que podría desempeñar CRISPR/Cas9 en la sanidad de los animales domésticos. A finales del año pasado, genetistas de la Universidad de California en Davis utilizaron la nueva técnica para crear vacas lecheras sin cuernos. El resultado es una gran ayuda: a las vacas se las suele descornar para evitar lesiones a los ganaderos y a las demás reses por las embestidas, pero el proceso a veces causa un dolor atroz y puede resultar peligroso para los bovinos.

Logran que cerdos sean resistentes a la peste porcina clásica

Un grupo de científicos de la Universidad de Jilin (en China) manipularon los genes de cerdos para que resistieran a la peste porcina clásica, enfermedad letal para estos animales, según la agencia estatal Xinhua. Los investigadores utilizaron la técnica de modificación genética CRISPR/Cas9.

En este estudio se dividió a cerdos de menos de dos meses de edad en dos granjas, cada una con tres especímenes manipulados genéticamente y cuatro normales, de los cuales uno estaba infectado por el virus de la peste porcina clásica. Solo sobrevivieron los
cerdos que pasaron por el proceso de edición genética, y aunque también contrajeron el virus, mostraron síntomas de menor gravedad, y la presencia vírica en su sangre fue menos numerosa. Asimismo, los científicos descubrieron que la resistencia al virus se puede transmitir a la primera generación de crías.

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Desarrollan en China cerdos resistentes a gripe porcina

Beijing, 27 dic (PL). Científicos de una universidad china modificaron con éxito el ADN y desarrollaron cerdos resistentes a la gripe porcina, cuya variante africana, desde agosto, se expande con un centenar de brotes en el país, reportaron los medios periodísticos.

De acuerdo con la agencia Xinhua, investigadores de la Facultad de Ciencias Animales de la Universidad de Jilin usaron la técnica CRISPR/Cas9 -conocida como tijeras genéticas- y la RNA durante el procedimiento.

Como resultado, obtuvieron animales con una presencia reducida del virus CSFV en la sangre, síntomas leves y no mortales de la enfermedad.

Otra conclusión arrojada fue que la resistencia a la gripe podría ser transmitida establemente a la descendencia.

Según el académico Ouyang Hongsheng, autor de la investigación, el experimento podría replicarse de forma directa y efectiva en toda la población de cerdos y posiblemente en otras especies. El estudio se conoce justo cuando China batalla contra una epidemia de la
gripe porcina africana, que obligó a sacrificar más de 600 mil cochinos desde agosto pasado en la nororiental provincia de Liaoning.

GENE ‘NULL’

Prather y sus colegas editaron el gen responsable de producir la enzima ANPEP, lo que resultó en una camada de siete cerdos con un gen «nulo» que no produjo la enzima. Cuando se expusieron al virus TGEV, los cerdos no se infectaron, lo que demuestra que la presencia de la enzima ANPEP es necesaria para una infección, y la edición de genes puede crear cerdos que son resistentes.

«Es una tremenda carga financiera para los granjeros poner tiempo, dinero y trabajo en los animales que se enfermarán», dice la coautora Kristin Whitworth, científica investigadora en la división de ciencias animales. “La cría de cerdos con resistencia genética ayudará a aliviar esa carga. En términos de bienestar animal, si podemos evitar que estos cerdos se enfermen, tenemos la responsabilidad de hacerlo».

En comparación con las puntuaciones de mutaciones genéticas que ocurren naturalmente durante el proceso reproductivo, los investigadores solo alteraron la expresión de un solo gen. Los cerdos que carecían de la enzima estaban sanos y no experimentaron cambios en el desarrollo.

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