Un equipo de científicos identificó un gen con un papel importante en la resistencia al virus de la necrosis pancreática infecciosa (IPNV) que puede causar altos niveles de mortalidad en el salmón y la trucha de cultivo.
El estudio fue realizado por el Roslin Institute y Hendrix Genetics, junto con la University of Stirling, el Centre for Environment, Fisheries and Aquaculture Science y la Uppsala University.
Regulación genética
Conocer la regulación genética de los rasgos de importancia para la producción de animales es importante para orientar el uso óptimo de la información genómica en los programas de reproducción selectiva.
Los rasgos de producción suelen estar respaldados por una arquitectura poligénica, con muchos loci de efecto menor que contribuyen a su heredabilidad. Sin embargo, hay excepciones en las que los principales loci de efectos dentro de las poblaciones de animales de granja, y una sola región genómica subyace a la mayoría de la variación genética en un rasgo de interés.
Un ejemplo de ello es el caso de la resistencia del huésped al virus de la necrosis pancreática infecciosa (IPNV) en el salmón del Atlántico.
Virus de la Necrosis pancreática infecciosa (IPNV)
El virus de la necrosis pancreática infecciosa (IPNV) es el birnavirus prototípico (género Aquabirnaviridae, familia Birnaviridae), y consiste de una cápside sin envolver que contiene un genoma ARN bisegmentado de doble hebra.
El IPNV es capaz de causar altos niveles de morbilidad y mortalidad en especies de salmónidos de cultivo, como el salmón del Atlántico (Salmo salar) y la trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss).
Los signos clínicos de IPNV incluyen necrosis pancreática acompañada de hinchazón abdominal, oscurecimiento de la piel y comportamiento errático de natación.
Los brotes de IPNV ocurren típicamente en dos puntos distintos del ciclo de producción de la acuicultura del salmón:
– En la primera alimentación de los alevines en agua dulce, y
– En smolts después de su transferencia al agua de mar.
Gen de resistencia a enfermedades
Las investigaciones han demostrado un componente genético grande y significativo para la resistencia a la necrosis infecciosa pancreática (IPN) en los alevines y smolts del salmón, y el QTL principal explica la mayor parte de la variación genética..
El gen que afecta la resistencia a una enfermedad viral en el salmón del Atlántico se ha identificado utilizando la tecnología de edición de genes CRISPR.
El descubrimiento, realizado mediante la utilización de una combinación de la genómica y la tecnología de edición de genes, proporciona una idea de por qué algunos salmones son resistentes y otros son susceptibles al IPNV.
Los hallazgos podrían conducir a una selección más precisa del plantel de reproductores, lo que contribuiría a un control continuo y exitoso de enfermedades, utilizando un proceso conocido como selección asistida por marcadores, en la cría de salmón.
“El control del virus de la necrosis pancreática infecciosa mediante la selección asistida por marcadores en la reproducción de salmones ha dado lugar a una reducción marcada de los brotes, salvando millones de salmones por año. El descubrimiento de un gen subyacente a este efecto, puede facilitar una selección más precisa y también abrir la puerta a posibles vías de control de la enfermedad en cepas o especies donde la selección asistida por marcadores no es posible”, dijo el profesor Ross Houston, presidente de Aquaculture Genetics en el Roslin Institute.
“Con la genética somos capaces de enfrentar el desafío alimentario mundial. Las tecnologías genéticas como la edición de genes y la selección asistida por marcadores ofrecen formas de innovar o acelerar soluciones sostenibles. Las amenazas de enfermedades siguen siendo uno de los principales desafíos de cualquier cadena de valor de proteínas y encontrar formas de enfrentar esto nos ayudarán a establecer nuevos estándares para la cría sostenible de animales”, destacó Johan van Arendonk, director de Innovation & Technology Officer en Hendrix Genetics.
El estudio, uno de los primeros en aplicar la edición de genes a la resistencia a enfermedades en peces de cultivo, destaca las aplicaciones potenciales de la tecnología para mejorar la resistencia en otras cepas de salmón o en especies similares como la trucha arcoíris.
Estudios del genoma
Los investigadores utilizaron los datos y muestras de un estudio previo de enfermedades de salmones jóvenes y aplicaron la secuenciación del genoma completo para trazar un mapa fino de una región de ADN que anteriormente se había relacionado con la resistencia al IPNV.
La búsqueda para identificar genes dentro de una región importante previamente identificada como afecta la resistencia a las enfermedades destaca a un gen conocido como Nedd8 Activating Enzyme E1 (Nae1).
Posteriormente, los investigadores usaron la tecnología de edición de genes para remover el gen Nae1 de las células del salmón y, en experimentos separados, utilizaron métodos químicos para evitar que la enzima Nae1 formada por el gen funcione en las células del salmón.
En ambos casos, la limitación de la función de Nae1 en las células expuestas al virus provocó una caída significativa en la replicación del virus en esas células.
Se conoce que el gen Nae1 está involucrado en un proceso biológico relacionado con la replicación del virus en otras especies, incluso en humanos, lo que sugiere que vías biológicas similares pueden estar detrás de la infección por IPNV en los salmones.
Los investigadores también concluyen que su estudio destaca el valor de combinar enfoques genómicos de alto rendimiento con edición genómica dirigida para identificar genes funcionales subyacentes a un rasgo importante de producción acuícola.
Referencia (acceso libre)
Jon Pavelin, Ye Hwa Jin, Remi L. Gratacap, John B. Taggart, Alastair Hamilton, David W. Verner-Jeffreys, Richard K. Paley, Carl-johan Rubin, Stephen C. Bishop, James E. Bron, Diego Robledo, Ross D. Houston. The nedd-8 activating enzyme gene underlies genetic resistance to infectious pancreatic necrosis virus in Atlantic salmon,
Genomics, Volume 113, Issue 6, 2021, Pages 3842-3850, ISSN 0888-7543, https://doi.org/10.1016/j.ygeno.2021.09.012.
