La imitación de las estructuras de azúcar en las plantas juega un papel crucial en el desarrollo de vacunas eficaces contra el gusano estomacal Ostertagia ostertagi.
Así lo ha demostrado Ruud Wilbers de la Universidad e Investigación de Wageningen (WUR) junto con investigadores de la Universidad de Gante y el Centro Médico de la Universidad de Leiden con un estudio de prueba de concepto. Esto demuestra que una vacuna producida en una planta en realidad protege a las vacas contra el parásito. Los conocimientos se han publicado en un artículo en Scientific Reports y proporcionarán un trampolín para un desarrollo más rápido y sostenible de vacunas contra los parásitos.
La infección por gusanos estomacales es una afección común en las vacas. La infección puede provocar una menor producción de leche y carne e incluso provocar enfermedades si la carga de gusanos es alta. Por ese motivo, las vacas infectadas son tratadas con agentes antiparasitarios. Pero esto genera nuevos problemas, según el investigador Ruud Wilbers. “El uso excesivo de estos medicamentos, como administrarlos con demasiada frecuencia y en dosis incorrectas, está provocando que el parásito desarrolle resistencia a los medicamentos. En el mundo occidental en particular, donde gran parte de la ganadería es intensiva, la resistencia es un problema creciente”.
La desparasitación no es una solución sostenible
Además, continúa Wilbers, la desparasitación no ofrece una solución sostenible. “Simplemente asegura que el parásito sea eliminado del animal. Pero al año siguiente, la infección puede reaparecer si la vaca ingiere un huevo comiendo hierba. Dado que las vacas infectadas esparcen huevos con cada evacuación intestinal, los pastos permanecen contaminados, lo que mantiene la viabilidad del parásito durante mucho tiempo. Otro problema con los antiparasitarios es que no sabemos exactamente qué hacen. También pueden terminar en la carne y la leche y propagarse al medio ambiente y al suelo”.
La producción actual de vacunas es indeseable
Un enfoque mucho más eficaz y sostenible es vacunar a las vacas contra el parásito. Según Wilbers, actualmente hay tres vacunas disponibles contra los gusanos parásitos. “El único problema es que, para la producción de estas vacunas, no queda otra alternativa que infectar a los animales. Los antígenos se aíslan de parásitos vivos. Este método no es deseable, principalmente porque luego hay que infectar a animales sanos. También es insostenible si se quiere desarrollar vacunas a gran escala. Esto se debe a que se necesitaría una gran cantidad de vacas infectadas para recibir suficiente vacuna”.
La producción con otros organismos no funciona.
Un método de producción alternativo utiliza un sistema de expresión recombinante. Esto implica insertar el código genético del ADN de un antígeno del parásito en otro organismo, como una levadura o una bacteria. Wilbers: “Este proceso produce el antígeno necesario para desarrollar las vacunas. El único problema con este método es que no funciona para las lombrices estomacales. Investigadores de la Universidad de Gante pasaron una década intentando identificar el antígeno adecuado. Pero descubrieron que esto ya no funciona si se elabora con levadura. Esto se debe a que otros organismos no pueden reconstruir las estructuras naturales de azúcar (glucanos) del parásito”.
Colaboración con la Universidad de Gante
En una conferencia celebrada en Grecia, Wilbers entró en contacto con los investigadores de Gante y conoció el problema al que se enfrentaban. “Estuve allí para una presentación sobre cómo hacer proteínas de gusanos en nuestro sistema de expresión vegetal. Nos asociamos y comenzamos a investigar cómo imitar la proteína del parásito en las plantas. Inicialmente, junto con LUMC, analizamos la composición de azúcares del parásito y su similitud con la de las plantas. En los gusanos estomacales, los glicanos no son muy complejos en comparación con otros gusanos parásitos. Descubrimos qué residuos de azúcar contienen y qué enzimas se necesitan para producirlos”.
Modificación de la estructura del azúcar en la planta.
La principal ventaja de una planta sobre otros sistemas de expresión es que tiene muy pocas enzimas para manipular los azúcares, dice Wilbers. “Esto facilita la eliminación de las estructuras de azúcar existentes y comenzar desde una estructura ‘desnuda’. A partir de aquí se construye una nueva estructura, por así decirlo, colocando encima terrones de azúcar con las enzimas elegidas. Es un poco como Lego para expertos. Las plantas también toleran esta modificación. Luego permitimos que las enzimas de la nueva estructura se expresen en la planta junto con el antígeno”.
Un estudio de prueba de concepto muestra la eficacia de la vacuna
Con un estudio de prueba de concepto , los investigadores han demostrado que la composición del azúcar es crucial para la eficacia de la vacuna. “Este descubrimiento es el tema central del artículo de Scientific Reports . Investigaciones anteriores sugirieron esto, pero faltaban pruebas concluyentes. Este descubrimiento proporcionará un trampolín para vacunas contra otros parásitos del ganado, como la duela hepática, así como parásitos humanos. Ahora llevaremos a cabo varios proyectos para explorar más a fondo el potencial. Se espera que la imitación de las estructuras del azúcar en las plantas acelere el desarrollo de vacunas contra los gusanos parásitos”.
Separar los azúcares de la proteína.
En el futuro, Wilbers espera poder separar completamente los azúcares de las proteínas. “Con algunos parásitos se puede ver que la respuesta inmune que ofrece protección se centra en los azúcares. Si se pueden separar los elementos del azúcar de la proteína, eso podría facilitar aún más la producción de vacunas. Esto significaría que sólo habría que fijarse en la composición de azúcar del parásito. Si logramos vacunar con estructuras de azúcar, podremos desarrollar vacunas aún más rápido. Al fin y al cabo, en ese caso ya no es necesario identificar los antígenos individuales”.
