Investigadores del Centro INCAR diseñan proteína quimérica que mejora la inmunidad del salmón del Atlántico contra enfermedades infecciosas

Investigadores del Centro INCAR diseñan proteína quimérica que mejora la inmunidad del salmón del Atlántico contra enfermedades infecciosas

Un grupo de Investigadores de la línea “Genómica Acuícola” del Centro Interdisciplinario para la Investigación Acuícola (INCAR) de la Universidad de Concepción, diseñó una proteína quimérica transportadora de hierro a la cual llamaron IPath®, que mejoraría la inmunidad del salmón Atlántico frente a enfermedades infecciosas.
Según los resultados de los investigadores Dra. Valentina Valenzuela-Muñoz, Bárbara P. Benavente, Antonio Casuso, Yeny Leal y el Dr. Cristian Gallardo-Escárate, “IPath”, además de retrasar las curvas de mortalidad en peces infectados por A. salmonicida y P. salmonis, redujo significativamente las cargas parasitarias de Caligus rogercresseyi (patógeno en la imagen).
A la luz de sus resultados, los investigadores concluyeron que “este estudio proporciona evidencia de que la proteína IPath® podría utilizarse como antígeno o refuerzo en vacunas comerciales para peces, mejorando la respuesta inmune contra patógenos relevantes para la salmonicultura”.
Al respecto, el Dr. Cristian Gallardo-Escárate, Subdirector del Centro INCAR indicó que uno de los mayores desafíos fue generar y producir la proteína recombinante, y posteriormente generar un prototipo de vacuna que fuera segura para los peces, sin efectos secundarios, y que tuviese un efecto inmunológico medible.
“Antes de llegar a la etapa comercial necesitamos tener validaciones en campo, no obstante nos hemos encontrado con problemas en cuanto a la investigación, ya que los permisos para probar vacunas experimentales no es sencillo obtenerlos, por lo que tenemos que buscar formas rápidas para poder traspasar los experimentos de laboratorio a condiciones reales de cultivo, salvaguardando aspectos de seguridad, y donde podamos tener estimaciones reales de la eficacia en campo”, explicó el Dr. Gallardo-Escárate, quien también es Académico del Departamento de Oceanografía de la Universidad de Concepción.
Diseño y Resultados
La proteína quimérica IPath® fue creada a partir de secuencias de las proteínas transferrina y la ferritina, descritas para salmón del Atlántico. La proteína quimerica fue expresada y purificada in vitro por los investigadores. Se demostró que IPath® presentaba actividad quelante de hierro. Además, con esta proteína se formuló una vacuna, la que fue utilizada para inmunizar salmones del Atlántico de 90 grs. Los investigadores, evaluaron la efectividad de IPath® en peces expuestos a infecciones experimentales con Aeromonas salmonicida, Piscirickettsia salmonis y Caligus rogercresseyi, por separado.
En general, el salmón Atlántico vacunado con IPath® mostró una regulación positiva de los genes de ferritina y genes asociados con la biosíntesis y degradación del grupo hemo en comparación con peces del grupo control. Sin embargo, la transcripción de genes relacionados con la respuesta inmune mostraron una regulación negativa en los peces inmunizados.
“El análisis transcripcional evidenció una alta modulación de genes relacionados con la homeostasis del hierro en peces vacunados con IPath® en comparación con el grupo de control durante la infección. Además, se observó un aumento de la expresión de IgT en el salmón Atlántico inmunizados lo que es asociado al efecto protector de IPath®”, explicaron los Investigadores del Centro INCAR, autores del estudio.
La efectividad de la vacuna contra infecciones bacterianas, se evidenció durante la infección con A. salmonicida y P. salmonis retrasando las curvas de mortalidad. Además, en el caso de la infección con Caligus, se observó una significativamente reducción de la carga parasitaria. “Se registró una reducción significativa de la carga de piojos de mar en el salmón Atlántico vacunado, con una carga promedio de 17 piojos en los peces vacunados en comparación con una carga promedio de 407 piojos en el grupo control”, esclarecieron los expertos.
El Dr. Cristian Gallardo resaltó que desde 2012 han trabajado en entender cuáles son las respuestas moleculares en la interacción hospedero-parásito, y esta información permite proyectar ciertos productos que puedan ser técnicamente factibles, esperando que sean también económicamente viable para controlar enfermedades infecciosas como la caligidosis.
Revisa el estudio “Chimeric Protein IPath® with Chelating Activity Improves Atlantic Salmon’s Immunity against Infectious Diseases“.

 

Ministro de Ciencia, Andrés Couve, visitó el velero científico Tara en la última escala de la expedición en Chile

Ministro de Ciencia, Andrés Couve, visitó el velero científico Tara en la última escala de la expedición en Chile

  • El ministro de Ciencia destacó el valor de esta colaboración internacional para comprender el impacto del cambio climático y proveer evidencia para la toma de decisiones. Tras escalas en Punta Arenas, Puerto Montt, Talcahuano y Valparaíso, la goleta se encuentra en el puerto de Iquique para continuar su labor de investigación del microbioma marino hacia el Canal de Panamá.

Luego de casi tres meses de travesía por el mar chileno, la expedición científica Tara está en el puerto de Iquique, su última parada en la costa chilena. Allí, la tripulación del velero y autoridades científicas que colaboran con la misión, recibieron este martes al ministro de Ciencia, Andrés Couve, para compartir un balance de la iniciativa que reúne a un grupo interdisciplinario de investigadores e investigadoras.
La misión -una colaboración entre la Fundación Tara Océan y CEODOS Chile- ha recorrido nuestra costa analizando el microbioma marino para contribuir a la comprensión del impacto del cambio climático en los océanos y aportar al desarrollo de capacidades de adaptación y mitigación de sus efectos.
“Estamos a bordo de Tara, un velero científico que combina la exploración oceanográfica de frontera con la utilización de datos sobre el océano para entender distintos fenómenos, entre ellos el cambio climático, como van variando los parámetros fisicoquímicos y la diversidad biológica de los océanos. Esta expedición está hoy día en Iquique y lleva a bordo un experimento chileno donde distintos investigadores e investigadores nacionales se han unido para la medición de CO2 en nuestras aguas costeras”, dijo el ministro Couve, quien conoció la embarcación junto a la Seremi de Ciencia de la macrozona norte, Daniela Barría, y el jefe de la División de Ciencia y Sociedad del ministerio, Rodrigo Tapia.
Para la expedición, que inició su trayecto el 13 de febrero en Punta Arenas y desde entonces se ha detenido en Puerto Montt, Talcahuano, Valparaíso y finalmente Iquique, CEODOS recibió el apoyo del Ministerio de Ciencia para estructurar una alianza entre los centros de investigación de excelencia de Chile y los Institutos y laboratorios del innovador programa que ya lleva 15 años de resultados con cerca de 200 científicos y científicas involucrados de países como Francia, España, Italia, Estados Unidos, Bélgica, Japón y Canadá.
Al respecto, Camila Fernández, co-coordinadora de la misión e investigadora de los centros Incar, IDEAL y Copas Sur Austral, destacó que “para la Fundación Tara ha sido fundamental contar con el apoyo del Ministerio de Ciencia. El Ministro Couve ha confiado desde el inicio en esta iniciativa nacional para hacer un recorrido integral por el océano costero chileno. La comunidad científica se unió bajo el alero del ministerio para recorrer Chile de sur a norte junto con el velero y su excelente tripulación, y las seremi han participado también de la logística que significa realizar una expedición como esta en tiempos de pandemia y han sido un apoyo muy importante y entusiasta.
La misión se ha enfocado en estudiar a los microorganismos oceánicos como bacterias, hongos y virus, así como algunos crustáceos, contaminantes emergentes como el microplástico, agentes patógenos, metales traza en el océano y el comportamiento de gases de efecto invernadero en continuo, entre muchas otras cosas. El equipo de científicos ya comenzó el trabajo de análisis de las muestras recogidas, y pronto iniciarán su secuenciación genómica con ayuda de big data, análisis con modelos matemáticos e inteligencia artificial, cuyos resultados podrían dar nuevas pistas para comprender el impacto del cambio climático en los océanos.
“Estamos terminando una expedición de más de tres meses en Chile que no ha sido simple; la coordinación delicada entre grupos, objetivos, navegando en un mar complejo, lleno de sorpresas, que nos obliga a estar pensando siempre en lo que viene; integrar de la manera más virtuosa posible los datos obtenidos para aportar en la comprensión de la relación entre el microbioma del océano y las condiciones donde vive”,  destacó por su parte Alejandro Maass, director del Centro de Modelamiento Matemático (CMM) de la U. de Chile y co-coordinador de la misión CEODOS Chile.
Tras la última parada de su trayecto en Chile, el velero seguirá hacia el Canal de Panamá. Durante los próximos dos años, Tara recorrerá las costas del Atlántico Sur, la Antártida, así como gran parte de la costa oeste de África, para finalmente retornar a Francia, su punto de partida. Se trata de una iniciativa a largo plazo que busca monitorear el océano chileno cada cinco años. “Este es el inicio de un proceso transdisciplinario, donde no hay jerarquías disciplinarias, lo que acá importa son las ideas y la cooperación para obtener información de datos relevantes para la comprensión científica, pero también para apoyar políticas públicas con bases cada vez más sólidas y cuantitativas. Estamos viviendo una expedición del siglo XXI, que no ha terminado, es solo el inicio”, añadió Maass.

Vinculación con la comunidad: más de 3 mil personas compartieron con la tripulación
En su recorrido por Chile, la tripulación y el equipo científico de Tara ha realizado distintas actividades de vinculación con las comunidades a través de visitas virtuales a la goleta y conversaciones remotas con investigadoras e investigadores de los 9 centros nacionales participantes.
“Durante la expedición, el equipo a bordo ha realizado webinars y conversatorios que han llegado a casi 3 mil personas, entre ellos más de 1.700 estudiantes de enseñanza básica y media gracias a la co-coordinación del programa Explora a través de sus proyectos asociativos regionales y el apoyo de las Seremi del Ministerio de Ciencia. En estos encuentros las y los estudiantes han hecho preguntas que van desde cómo ha afectado la pandemia la actividad a bordo, hasta las opciones que hay para usar los datos recabados por Tara en investigación escolar. Además, han podido conocer detalles sobre los animales marinos que han visto durante la travesía, las zonas más peligrosas para navegar, o cómo alguien puede sumarse a Tara en futuras expediciones”, explicó Rodrigo Tapia.

Investigadores INCAR participarán de conversatorios sobre agua, biotecnología, cambio climático y cultivo de peces

Investigadores INCAR participarán de conversatorios sobre agua, biotecnología, cambio climático y cultivo de peces

Cuatro Investigadores Principales del Centro INCAR, participarán de conversatorios online, los que se realizarán en el contexto del Mes del Mar.
La Investigadora Asociada de la línea “Sustentabilidad Socioeconómica” del centro, Dra. Jeanne Simon, participará del Conversatorio  “(Des) Veladas por el Agua”, organizado por el Colegio de Ingenieros en Recursos Naturales (CIRN) y la Fundación Newenko. En la ocasión, la Dra. Simon comentará junto a al Geógrafo y Director Ejecutivo de Huella Local, Gonzalo Vial, y al Abogado y Académico de la Universidad Católica del Norte, Esteban Szmulewicz, sobre la importancia de la descentralización en la gestión del agua.
El evento se transmitirá a partir de las 17:00 horas vía YouTube de DesVeladas por el Agua.
También el miércoles 12 de mayo, a partir de las 18:00 horas, nuestro Subdirector e Investigador Principal de la línea “Genómica Acuícola”, Dr. Cristian Gallardo-Escárate, participará del conversatorio “La revolución azul de la Biotecnología”, organizado por el Departamento de Oceanografía de la Universidad de Concepción para conmemorar los 50 años de vida del departamento.
La actividad surgió como una necesidad de divulgar el impacto de la docencia e investigación que ha desarrollado el Departamento de Oceanografía desde sus inicios en el año 1971 y democratizar el conocimiento de las ciencias del mar,  “se nos hace muy urgente realizar este tipo de acciones que conduzcan a la valorización del conocimiento sobre las ciencias del mar. Nosotros como investigadores y docentes estamos constantemente buscando soluciones que significan un bienestar no sólo para los océanos y sus ecosistemas, si no también para nosotros como seres humanos”, señaló Alejandra Llanos Rivera, Académica miembro del Comité de Vinculación con el Medio del Departamento de Oceanografía UdeC.
En la oportunidad, el Dr. Gallardo-Escárate se referirá a la biotecnología aplicada a la acuicultura y cómo su uso ha contribuido al combate del caligus y el desarrollo de vacunas para el tratamiento de enfermedades que afectan la salmonicultura. El conversartorio se transmitirá por Facebook Live del Departamento de Oceanografía de la UdeC.
En tanto, el jueves 13 de mayo, la Investigadora Principal del Programa Integrativo del centro, Dra. Doris Soto, participará del webinar “Variabilidad ambiental y los ecosistemas costeros: Integrando enfoques interdisciplinarios para comprender los impactos pasados y actuales del cambio climático en un mundo cambiante”.
La actividad que está organizada por la Universidad Católica del Maule contará también con las presentaciones del Dr. Abdel Sifeddine, del Institute of Research for Development (IRD), de Francia; y el Dr. Eduardo Quiroga, de la Escuela de Ciencias del Mar de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso.
El webinar será transmitido por el canal de YouTube de Universidad Católica del Maule.
Finalmente, el martes 18 de mayo, el Investigador Principal de la línea “Salud animal en estadios de vida de agua dulce de salmónidos” y Director del Laboratorio de Patología de Organismos Acuáticos y Biotecnología Acuícola de la Universidad Andrés Bello, Dr. Ruben Avendaño-Herrera, participará de “Panorama Científico: Nuestras Costas y Vida Submarina”, actividad organizada por la Seremi de Ciencias Macrozona Centro, cuyo objetivo es dar a conocer el trabajo científico macrozonal a un público amplio, estimular la interacción multidisciplinaria y promover el conocimiento colectivo con la mirada puesta hacia una sociedad diversa e inclusiva.
En la oportunidad, el Dr. Avendaño-Herrera dictará la charla titulada “Avances en el conocimiento sanitario del cultivo nativo de peces”, en la que  profundizará en el conocimiento sanitario del cultivo de congrio colorado, el cual podría constituir un riesgo para la cría intensiva de esta especie en Chile. La actividad se transmitirá a partir de las 17:00 horas, vía YouTube del Ministerio de Ciencia.
Estudio INCAR identificó y evaluó el rol de lncRNAs en el proceso de esmoltificación de salmón del Atlántico

Estudio INCAR identificó y evaluó el rol de lncRNAs en el proceso de esmoltificación de salmón del Atlántico

Un estudio del Centro INCAR en el que participaron investigadores de las líneas “Genómica Acuícola” y “Salud animal en estadios de vida de agua dulce de salmónidos” identificó y evaluó el rol de lncRNAs en el proceso de esmoltificación de salmón del Atlántico.
El estudio “Transcriptome Profiling of Long Non-coding RNAs During the Atlantic Salmon Smoltification Process”, recientemente publicado en Marine Biotechnology tuvo como objetivo evaluar la modulación del transcriptoma de branquias de salmón del Atlántico durante la transferencia de agua dulce (FW) a agua de mar (SW) en el salmón del Atlántico, e identificar y evaluar el rol de lncRNAs como reguladores del proceso molecular involucrado en el proceso de esmoltificación.
“Para la acuicultura del salmón, una de las fases más críticas es la transformación desde estado parr a esmolt. Los estudios en torno a este proceso se han centrado principalmente en los cambios fisiológicos a los que se encuentra sometido el pez, y mediciones de la actividad de la enzima Na+ / K+ -ATPasa como un indicador de la condición del salmón para ser transferido al mar. Sin embargo, el mecanismo regulatorio a nivel molecular detrás de la transformación parr a esmolt hasta la fecha ha sido escasamente estudiado”, explicó la Investigadora Adjunta del Centro INCAR, Dra. Valentina Valenzuela, una de las autoras del estudio junto al Investigador Asociado del centro y Académico de la Universidad Andrés Bello, Dr. Juan Antonio Valdés y el Subdirector del Centro y Académico del Departamento de Oceanografía de la Universidad de Concepción, Dr. Cristian Gallardo Escárate.
Durante la investigación, un grupo de pre-esmolts de salmón Atlántico fueron sometidos a cambios gradúales de salinidad desde agua de dulce a 30 PSU, elevando la salinidad en 10 PSU cada 7 días. Durante cada cambio de salinidad se tomaron muestras de branquias, desde las cuales se realizó secuenciación de transcriptoma.
Los resultados mostraron que la mayoría de las transcritos modulados diferencialmente bajo las salinidades de 10, 20 y 30 PSU presentan inhibición de su expresión en comparación a los peces en agua dulce. Al realizar la identificación de los genes modulados durante los cambios de salinidad, se identificaron genes asociados a procesos biológicos como crecimiento, formación de colágeno, respuesta inmune, metabolismo y transporte del grupo hemo. Cabe destacar que los peces a salinidades de 30 PSU presentaron inhibición de la expresión de genes asociados al sistema inmune. Lo que sugiere un sistema inmunitario deprimido en los peces en su primera etapa luego de su traspaso al mar, lo que podría propiciar la aparición de patógenos.
En lo que respecta a la búsqueda de ARNs no codificantes asociados al proceso de esmoltificación, en este estudio se identifico un total de 2864 lncRNAs en el tejido branquial del salmón del Atlántico. “La importancia de los lncRNAs es que dentro de sus funciones se encuentra la regulación de expresión de genes que codifican para proteínas”, explico la Dra. Valenzuela. En el estudio se observó diferentes niveles de expresión de los lncRNAs entre las muestras obtenidas a distintas salinidades. Los análisis de expresión muestran un mayor número de lncRNAs altamente expresados en las muestras tomadas desde peces expuestos a 30 PSU, además de presentar mayor cantidad de lncRNAs en relación a los peces en agua dulce. Los diferentes niveles de expresión de los lncRNAs a lo largo del proceso de cambio de salinidad a la cual fueron expuestos los salmones da indicios del rol de los lncRNAs en el proceso de esmoltificación
Adicionalmente, mediante la localización de lncRNAs diferencialmente expresados en el genoma de salmón del Atlántico, fue posible identificarlos cerca de estos genes asociados al proceso de esmoltificación. Por otra parte, desde un análisis de correlación de expresión se observó una correlación de expresión positiva entre lncRNAs y genes como Na+ / K+ -ATPasa receptor de glucocorticoides, hormona de crecimiento, y receptor de hormona tirodea, lo que sugiere un rol regulatorio de los lncRNAs sobre estos genes.
Finalmente, el estudio evalúa dos lncRNAs como indicadores de la condición de los peces para la transferencia al mar. Para lo cual se evalúa la actividad de como Na+ / K+ -ATPasa en un grupo de peces previo a la transferencia al mar y se compara con los niveles de expresión mediante qPCR de dos lncRNAs (Figura 1). Estos que demuestran tener patrones de expresión que permitirían determinar la condición de los peces de manera similar al análisis de actividad Na+ / K+ -ATPasa.
Este estudio es el primero en identificar y evaluar el rol de lncRNAs en el proceso de esmoltificación de salmón del Atlántico. Además, el estudio propone el uso de dos nuevos biomarcadores para el proceso de esmoltificación de peces basados en lncRNAs, los que presentan la ventaja de un fácil almacenamiento del tejido al momento de muestrear y la simpleza de un análisis por qPCR.

Revisa el estudio aquí.

Piscirickettsia salmonis no se comunica ni agrupa guiada por señales acilo homoserina lactona endógenas

Piscirickettsia salmonis no se comunica ni agrupa guiada por señales acilo homoserina lactona endógenas

En la comunicación celular en bacterias, la utilización de moléculas señales o autoinductores, permite la regulación de ciertos procesos fisiológicos dentro de una población bacteriana, cuando se alcanza cierta densidad poblacional, denominándose comúnmente quorum sensing. Un estudio vinculado a la línea “Salud animal en estadios de vida de agua dulce de salmónidos” evaluó la capacidad del patógeno de salmónidos Piscirickettsia salmonis de producir moléculas de comunicación tipo acilo homoserina lactona (AHL).
En un trabajo colaborativo titulado “Piscirickettsia salmonis does not evidence quorum sensing based on acyl‐homoserine lactones” de los autores Dr. Héctor A. Levipan (Universidad de Playa Ancha), Dr. Luis Reyes‐Garcia (Universidad Santo Tomás de Viña del Mar) y Dr. Ruben Avendaño‐Herrera (Investigador Principal del Centro INCAR y Director del Laboratorio de Patología de Organismos Acuáticos y Biotecnología en Acuicultura de la Universidad Andrés Bello), se ha logrado generar nuevos conocimiento sobre este importante patógenos de la industria salmonicultura chilena. El estudio concluye que “ni los ensayos basados ​​en biosensores ni la cromatografía-espectrometría de masas detectaron señales del tipo AHL en los extractos de disolventes orgánicos obtenidos de los sobrenadantes de cultivo de la cepa tipo P. salmonis LF-89T y el aislado chileno CA5. Por tanto, la presente investigación no respalda la existencia de un circuito quorum sensing basado en la generación endógena de moléculas del tipo AHL por P. salmonis”, explicaron los autores.
“La detección de mecanismos de quorum sensing  basada en AHL es uno de los sistemas de señalización bacteriana más estudiados en microbiología, incluidos patógenos bacterianos clínicos, en los que el circuito de comunicación es dependiente de las proteínas de la familia LuxI / LuxR. En este contexto, P. salmonis tiene más de una copia del gen luxR, pero esta bacteria carece de ortólogos del gen luxI que codifiquen las sintasas AHL de la familia LuxI”, denotan los autores.
Sin embargo, algunas bacterias pueden generar moléculas de AHL a través de vías de síntesis alternativas, es decir, en ausencia de homólogos de LuxI. Por tanto, ante la diversidad de AHL que se están descubriendo, la comunicación entre bacterias de P. salmonis continúa siendo un tema de investigación. En este sentido, el estudio entrega el primer derrotero sobre este tópico de investigación en P. salmonis, indicando que “se necesita más investigación para establecer cualquier posible influencia de fuentes exógenas de AHL y/o homólogos estructurales de AHL sobre el comportamiento colectivo del patógeno”.
Revisa el paper.

Fotografía: Placa con la cepa tipo de Piscirickettsia salmonis LF-89 con la cepa indicadora VIR07 y como control positivo C10. (Fuente: Ruben Avendaño-Herrera & Héctor Levipan)

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