Bovino Estados Unidos Ganadería Veterinaria

Científicos un millón de ‘lúpulos’ más cerca de acabar con una enfermedad endémica en el ganado

Científicos de MSU un millón de 'lúpulos' más cerca de acabar con una enfermedad endémica en el ganado
Brucella (óvalos amarillos) puede infectar a una vaca a través del ojo de la vaca y viajar desde allí hasta los ganglios linfáticos, donde se replican. Crédito: Aretha Fiebig

Muchas personas nunca han oído hablar de la brucelosis, pero los agricultores y ganaderos de los Estados Unidos se ven obligados a sacrificar animales que dan positivo en la prueba de la enfermedad y personas infectadas por el patógeno Brucella abortus ( B. abortus ) transmitido por animales que sufren síntomas crónicos de tipo malaria. , ciertamente lo ha hecho.


por Sarah Zwickle, Universidad Estatal de Michigan


La brucelosis es un problema de salud agrícola y humana a escala mundial. Se introdujo hace más de 100 años a Bison y alces en el Parque Nacional de Yellowstone por el ganado y ha estado circulando entre los rebaños salvajes desde entonces, lo que ha provocado brotes periódicos y reinfecciones. No existe una vacuna para humanos, y los estudios experimentales de B. abortus en sus huéspedes animales naturales son técnicamente difíciles, extremadamente costosos y solo unas pocas instalaciones son capaces de realizar estos estudios.

Eso no impidió que Sean Crosson, profesor de la MSU Rudolph Hugh Endowed, y su colega Aretha Fiebig, profesora asociada de investigación en el Departamento de Microbiología y Genética Molecular de la Universidad Estatal de Michigan, llevaran herramientas de genómica sofisticadas del laboratorio al campo para obtener una nueva perspectiva de cómo B .abortus infecta al ganado y ayuda a detener la propagación de esta enfermedad mortal.

Los resultados de su estudio se publicaron en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias .

» B. abortus infecta principalmente al ganado, lo que hace que las vacas preñadas aborten al feto, pero la infección se estudia típicamente en modelos de ratón, que no son el verdadero huésped de la bacteria», explicó Crosson, quien ha estado estudiando la bacteria durante más de 14 años. años. «Si desea comprender la biología de la infección que subyace a la enfermedad bovina, entonces es útil estudiar las cosas en el huésped natural en un contexto de campo».

En el equivalente microbiológico del etiquetado de ganado, Crosson y Fiebig aprovecharon la capacidad de salto del ADN especializado llamado transposones para etiquetar cepas individuales de B. abortus con códigos de barras únicos. Esto les dio la capacidad de contar cuántas bacterias B. abortus llegaron desde el ojo de la vaca, un punto común de infección en el campo, hasta los ganglios linfáticos.

«Como biólogos moleculares, podemos aprovechar el ADN de salto separando la enzima que le permite continuar moviéndose», dijo Fiebig, que se especializa en mecanismos reguladores bacterianos. «Le dimos temporalmente al ADN la capacidad de entrar en el genoma de B. abortus , pero no volvió a salir».

Los científicos mezclaron millones de bacterias E. coli que transportan transposones con millones de B. abortus en un caldo que contiene aminoácidos y azúcares, iniciando el marcado masivo a través de un proceso llamado conjugación bacteriana donde los transposones saltan y se unen con el genoma de B. abortus . Cuando se lavaron las células restantes de E. coli, se dejaron en un recipiente con cepas de B. abortus con códigos de barras individuales .

Científicos un millón de 'lúpulos' más cerca de acabar con una enfermedad endémica en el ganado
Imagen de células de Brucella abortus capturada por microscopía óptica (ampliada 630x). Cada una de estas células contiene una secuencia de ADN única y corta, o «código de barras», que permite la identificación de cepas individuales en una población mixta. Crédito: Sean Crosson y Aretha Fiebig

«Pudimos crear un grupo rico de alrededor de un millón de cepas de códigos de barras diferentes», dijo Fiebig. «Cuando infectamos el ganado, podíamos rastrear casi todas las cepas y preguntarnos, ‘¿cuántas cepas se perdieron, qué cepas tenían una ventaja y esa ventaja fue por una razón genética o simplemente por casualidad?'»

Entraron millones de bacterias, pero sorprendentemente pocas salieron. Y aunque la identidad genética de las cepas que sobrevivieron fue aleatoria, la cantidad de cepas que lograron infectar los ganglios linfáticos individuales fue notablemente similar.

«Sabíamos que había alguna restricción o cuello de botella de infección, pero no comprendimos la magnitud hasta este estudio», dijo Fiebig.

Los resultados inesperados requirieron un análisis computacional no tradicional, por lo que Marianne Huebner, directora del Centro de Capacitación y Consultoría Estadística de MSU, brindó orientación experta sobre el uso de modelos matemáticos para evaluar las estructuras poblacionales de las bacterias que sobrevivieron al cuello de botella.

La infección de un huésped animal grande con un patógeno regulado por el gobierno federal también presentó importantes desafíos metodológicos. Los investigadores confiaron en los veterinarios altamente calificados y las instalaciones de alta tecnología en el Centro Nacional de Enfermedades Animales del Departamento de Agricultura-Servicio de Investigación Agrícola de los Estados Unidos (USDA-ARS) en Ames, Iowa, donde las vacas del estudio fueron alojadas y tratadas.

El desafiante estudio de campo valió la pena, proporcionando una visión crítica de cuán buena es la barrera mucosa de la vaca para restringir B. abortus durante la infección.

«Al final, obtuvimos una comprensión cuantitativa de un cuello de botella de infección a través de una ruta común de infección bovina en el campo», dijo Crosson. «Esta información es útil para los científicos que estudian la epidemiología de la brucelosis en el ganado y la vida silvestre y puede ayudarnos a construir mejores modelos de transmisión mientras trabajamos para detener la propagación de esta enfermedad».

El documento de prueba de principio también abrió nuevas puertas para descubrir genes específicos de B. abortus implicados en la devastadora enfermedad.

«De cara al futuro, entenderemos mejor cómo usar nuestra biblioteca de mutantes con códigos de barras durante períodos de tiempo más largos en un huésped preñado para encontrar genes de B. abortus que influyen en los resultados más graves en el ganado, incluido el aborto», dijo Crosson. «Este es también un objetivo del USDA-ARS, saber qué genes de B. abortus son fundamentales para la infección en el huésped bovino».





WP Twitter Auto Publish Powered By : XYZScripts.com