Una revisión científica describe las estrategias multiómicas que se vienen implementando para estudiar las enfermedades de los peces.
Uno de los mayores desafíos en la acuicultura sostenible es la gestión y control de las enfermedades infecciosas. Los peces están expuestos a los patógenos inmediatamente después de la eclosión, y están afectados durante los estadios de apertura de la boca y del intestino, especialmente cuando inician su alimentación.
Los investigadores de la Institute of Systems Biology (INBIOSIS) de la Universiti Kebangsaan Malaysia (Malasia) publicaron una revisión científica en donde resaltan las actuales estrategias multi-ómicas como la transcriptómica, la proteómica, y la metabolómica para proveer información con respecto a sus mecanismos moleculares de acción.
Un nuevo enfoque que utiliza plataformas multi-ómicas está desvelando los intrincados mecanismos moleculares de la interacción huésped-patógeno. Este nuevo enfoque provee un mejor conocimiento de cómo mejorar la resistencia de las especies huésped.
Avances en la gestión de las enfermedades infecciosas de los peces
La gestión de las enfermedades de los peces es la tarea más crucial para que los piscicultores reduzcan sus pérdidas. Esto es un desafío debido a que varios patógenos son responsables del incremento de la mortalidad de los peces en cultivo.
Los acuicultores han incorporado pesticidas, agentes quimioterápicos y antibióticos para combatir las infecciones patogénicas a gran escala. Aún cuando estas estrategias tienen sus ventajas, las desventajas a largo plazo superan las ventajas.
A pesar de la continúa implementación de múltiples métodos, no se han hecho progresos en la mejora de la salud de los peces. En este sentido, es crucial entender los fundamentos del sistema biológico involucrados cuando un pez tiene una infección.
Inmunización activa y pasiva
Los organismos se defienden de la infección a través de mecanismos de resistencia que son activados por una serie de respuestas inmunológicas. En los casos donde los organismos ya están infectados, la tolerancia hacia la infección contribuye a la supervivencia de los peces, permitiendo que el huésped desarrolle anticuerpos extraños que inducen temporalmente su sistema inmunológico conocido como inmunidad pasiva.
La vacunación, conocida como inmunidad activa, es uno de los enfoques más prominentes que vienen siendo usados para fortalecer la inmunidad del huésped y defiende al pez de infecciones existentes y futuras.
Por otro lado, los antibióticos son un método de prevención usado para tratar las infecciones bacterianas. Los antibióticos usados en la acuicultura tienen impactos no deseados en el ambiente y la salud humana. Esto podría incluir el desarrollo y la transferencia de la resistencia.
Inmunoestimulantes
Los inmunoestimulantes pueden ser sintéticos o naturales, derivados de un químico, medicamento, o compuesto presente en animales y plantas. Por ejemplo, se ha reportado que inmunoestimulantes como β-glucano presente en la pared celular de la levadura (Saccharomyces spp.) podrían incrementar la resistencia a las enfermedades y mejorar la tasa de crecimiento de la tilapia (Oreochromis niloticus) infectada con A. hydrophila.
Estos compuestos pueden ser administrados a los peces de tres formas: inyección, inmersión y oral. Basado en estudios previos, el suministro oral ha sido reportado como el método más usado y es altamente efectivo.
Aunque los inmunoestimulantes pueden inducir la respuesta inmunológica y simultáneamente incrementar la supervivencia de los animales acuáticos, una de las limitaciones de los inmunoestimulantes son los efectos colaterales manifestados en los peces debido al uso de hormonas y químicos, que se ha informado contribuyen a potenciales residuos peligrosos para los consumidores.
Otras estrategias
Los avances en la genómica y la transcriptómica permiten la selección de reproductores basados en el genotipo. Por ejemplo, los avances en la genómica han permitido la creación de especies híbridas.
Los meros híbridos idealmente son más resistentes a las infecciones debido a que poseen un fuerte sistema inmunológico innato.
Una combinación de varias tecnologías ómicas actuales pueden proveer múltiples señales de cómo los brotes de las enfermedades infecciosas entre los peces cultivados pueden ser enfrentados, a través de un mejor conocimiento del problema.
Perspectivas multiómicas en los estudios de enfermedades infecciosas de los peces
El uso de enfoques ómicas de alto rendimiento se está convirtiendo en una poderosa herramienta multidisciplinaria para la investigación de las ciencias de la vida, incluidos los estudios de enfermedades de los peces.
Los enfoques ómicos para estudiar las variaciones del ADN (genómica), las expresiones de genes a nivel de ARNm (transcriptómica), la expresión de proteínas (proteómica) y la concentración de metabolitos (metabolómica) son esenciales para investigar la interacción entre los sistemas inmunitarios de los peces y las infecciones por patógenos.
Los objetivos básicos de estas ómicas son proporcionar una concepción y comprensión particulares de los sistemas biológicos complejos en su conjunto, especialmente en los peces infectados.
La multiómica o la integración de los análisis de datos de la ómica proveen un mejor conocimiento de los mecanismos moleculares del sistema inmunológico de los peces, con respecto a la expresión/regulación de genes, la expresión de las proteínas, y la producción de metabolitos.
Los grupos de datos de diferentes niveles de estudios ómicos pueden ser usados como un método poderoso para el desarrollo de vacunas e inmunoestimulantes que pueden ser usados en la prevención y control de enfermedades infecciosas en los peces.
Transcriptoma
El enfoque transcriptómico viene siendo aplicado extensivamente en muchos estudios de enfermedades de peces como de la carpa herbívora (Ctenopharyngodon idellus), trucha arcoíris (O. mykiss), tilapia (O. niloticus), bacalao del Pacífico (Gadus microcephalus), entre otros.
Estos estudios han permitido el descubrimiento de muchos genes relacionados con la inmunidad y su involucramiento en las vías inmuno-específicas que pueden eventualmente guiar al diagnóstico y prevención de la enfermedad.
Proteómica
Varios estudios han descrito las aplicaciones de la proteómica en el estudio de la respuesta del proteoma de peces como el lenguado japonés (Paralichthys olivaceus), la carpa común (Cyprinus carpio), el salmón del Atlántico, y muchos más.
Los estudios de proteómica han demostrado la importancia de un enfoque proteómico avanzado de alto rendimiento para revelar la complicación planteada con respecto a la respuesta de los peces a la infección de la enfermedad a nivel de proteína.
Metabolómica
La metabolómica continúa creciendo rápidamente y es considerada una herramienta prominente que predice y explica los fenotipos complejos en un sistema biológico diverso. Esta actúa como una plataforma complementaria y frecuentemente es usada con la transcriptómica y la proteómica.
Aplicación de la multiómica para identificar biomarcadores
El surgimiento de estos enfoques ómicos ampliamente usados en los estudios de las enfermedades de los peces facilita el conocimiento de varios mecanismos de las enfermedades de los peces y el descubrimiento de biomarcadores de la virulencia de la enfermedad y el mecanismo de defensa del huésped.
Las tecnologías ómicas combinadas con la bioinformática pueden generar grandes cantidades de datos para acelerar la identificación de los potenciales biomarcadores para el desarrollo de diagnósticos y terapias.
Los genes, ARNm, las proteínas, metabolitos y otras moléculas son tipos de potenciales biomarcadores moleculares que han sido identificados en numerosos estudios de enfermedades de peces.
Conclusiones
Los enfoques ómicos vienen siendo utilizados para estudiar los mecanismos e interacciones patógeno-huésped, así como el desarrollo de vacunas. En enfoque ómico también viene siendo empleado para mejorar la dieta de los peces mediante la incorporación de suplementos para promover e incrementar las respuesta inmunológica.
Se espera que la integración de las diferentes ómicas brinden un mejor conocimiento de los mecanismos inmunológicos de los peces durante la infección de la enfermedad, donde diferentes capas de datos ómicos generados pueden ser usados para reflejar las características de un organismos a diferentes niveles de biomoléculas.
El estudio fue financiado por una Research University Grant de la Universiti Kebangsaan Malaysia.
Referencia (acceso libre):
Natnan, Maya E., Yosmetha Mayalvanan, Fahmeeda M. Jazamuddin, Wan M. Aizat, Chen-Fei Low, Hoe-Han Goh, Kamalrul A. Azizan, Hamidun Bunawan, and Syarul N. Baharum 2021. «Omics Strategies in Current Advancements of Infectious Fish Disease Management» Biology 10, no. 11: 1086. https://doi.org/10.3390/biology10111086
