Péptidos sintéticos: ¿El futuro del control de enfermedades en la acuicultura?

La acuicultura es uno de los sectores de producción de alimentos de más rápido crecimiento en el mundo, llamada a satisfacer la demanda de proteína de una población global en aumento. Sin embargo, la intensificación de las prácticas de cultivo ha traído consigo un desafío mayúsculo: la proliferación de enfermedades que pueden causar pérdidas anuales superiores a los 6 mil millones de dólares. La respuesta tradicional, el uso de antibióticos, ha generado un problema aún más grave: la resistencia antimicrobiana (RAM), que amenaza no solo la viabilidad económica del sector, sino también la salud ambiental y humana.

Un estudio reciente publicado por científicos del ICAR-Central Institute of Coldwater Fisheries Research y de la Sher-e-Kashmir University of Agricultural Sciences and Technology of Kashmir en Microbial Pathogenesis explora a fondo una de las soluciones más prometedoras para esta encrucijada: el desarrollo de péptidos antimicrobianos sintéticos (PAMs), moléculas diseñadas para combatir patógenos de forma eficaz y sostenible.

Conclusiones clave

• El uso indiscriminado de antibióticos en la acuicultura ha generado cepas bacterianas resistentes, amenazando la sostenibilidad del sector y la salud pública.
• Los péptidos antimicrobianos (PAMs) naturales son una alternativa prometedora, pero sus limitaciones (alto costo, baja estabilidad y toxicidad) dificultan su aplicación a gran escala.
• El diseño de péptidos antimicrobianos sintéticos permite crear moléculas optimizadas con mayor eficacia, estabilidad mejorada, menor toxicidad y costos de producción reducidos.
• Técnicas como el diseño racional, los métodos computacionales y el cribado de alto rendimiento son fundamentales para desarrollar nuevos PAMs sintéticos efectivos contra patógenos acuícolas específicos.
• Los PAMs sintéticos representan una estrategia sostenible y poderosa para el manejo de enfermedades en la acuicultura, reduciendo la dependencia de los antibióticos convencionales.

El problema creciente de la resistencia a los antibióticos

El uso extensivo de antibióticos en la acuicultura, a menudo administrados en el alimento o directamente en el agua, ha creado el caldo de cultivo perfecto para el desarrollo de bacterias resistentes. Los investigadores reportan que entre el 70% y el 80% de los antibióticos suministrados a los peces son excretados al medio acuático, donde persisten y ejercen una presión selectiva que favorece la supervivencia de las cepas resistentes.

Estos ecosistemas acuáticos, ricos en diversas poblaciones microbianas, se convierten en «puntos calientes» para la transferencia horizontal de genes. A través de mecanismos como la conjugación y la transformación, las bacterias intercambian genes de resistencia, diseminando rápidamente esta capacidad y complicando el tratamiento de futuras infecciones. Este escenario exige con urgencia alternativas seguras y efectivas que no perpetúen este ciclo.

Péptidos antimicrobianos (PAMs): la defensa natural del organismo

En la búsqueda de alternativas, los péptidos antimicrobianos (PAMs) han ganado un enorme interés. Los PAMs son moléculas cortas, parte esencial del sistema inmune innato de prácticamente todos los seres vivos, desde insectos hasta peces y humanos. Actúan como la primera línea de defensa contra una amplia gama de patógenos.

Su principal mecanismo de acción se basa en sus propiedades fisicoquímicas. Los PAMs generalmente tienen una carga neta positiva, mientras que las membranas de los microbios tienen una carga neta negativa. Esta diferencia de cargas provoca una atracción electrostática que permite a los péptidos unirse a la membrana bacteriana, desestabilizarla y formar poros, lo que finalmente causa la muerte de la célula patógena.

Las limitaciones de los pams naturales: ¿Por qué necesitamos una versión sintética?

A pesar de su gran potencial, los PAMs obtenidos directamente de la naturaleza presentan importantes inconvenientes para su aplicación a gran escala en la acuicultura:

• Inestabilidad y baja eficacia: En su forma natural, son susceptibles a ser degradados por proteasas presentes en el organismo del huésped o en el medio, lo que reduce su vida útil y efectividad.
• Toxicidad: Algunos péptidos naturales pueden ser tóxicos para las células del huésped. Por ejemplo, se ha reportado que la piscidina-1 de peces causa la hemólisis (ruptura) de los glóbulos rojos.
• Alto costo de producción: La síntesis química de péptidos largos y complejos, como muchos PAMs naturales, es un proceso costoso debido a los reactivos y los pasos de purificación necesarios, con precios que pueden oscilar entre $100 y $600 por gramo.
• Sensibilidad al entorno: La eficacia de ciertos PAMs puede verse reducida en condiciones de alta salinidad, como el agua de mar, que interfiere con las interacciones electrostáticas cruciales para su función.

Diseñando el futuro: la promesa de los péptidos antimicrobianos sintéticos

Para superar estas barreras, la ciencia se ha volcado al diseño de análogos sintéticos. El objetivo principal es doble: identificar la porción del péptido natural que contiene la acción antimicrobiana clave y, al mismo tiempo, eliminar las partes que causan toxicidad o son vulnerables a la degradación.

¿Cómo se diseñan los pams sintéticos?

La creación de estos nuevos péptidos no es aleatoria; se basa en estrategias avanzadas que combinan conocimiento bioquímico y potencia computacional:

• Diseño racional: Este enfoque utiliza el conocimiento de los parámetros fisicoquímicos (carga, hidrofobicidad, estructura, tamaño) para modificar secuencias existentes o crear nuevas desde cero (de novo) con propiedades mejoradas. Por ejemplo, se pueden reorganizar los aminoácidos para eliminar los sitios de corte de las proteasas, aumentando así su estabilidad.
• Métodos computacionales: Antes de gastar recursos en la síntesis, se utilizan herramientas bioinformáticas y algoritmos de aprendizaje automático (machine learning) para predecir la eficacia y seguridad de miles de candidatos. Esto permite seleccionar solo las moléculas más prometedoras para las pruebas de laboratorio.
• Química combinatoria y Cribado de Alto Rendimiento (HTS): Estas técnicas permiten generar y evaluar simultáneamente enormes «bibliotecas» de péptidos, acelerando drásticamente el descubrimiento de nuevas moléculas con una potente actividad antimicrobiana.

Ventajas clave de los análogos sintéticos

Este enfoque de diseño a medida permite obtener péptidos con características superiores, como una mayor estabilidad, una toxicidad reducida y, fundamentalmente, un costo de producción más bajo, especialmente al crear versiones más cortas (truncadas) que conservan o incluso mejoran la actividad de sus contrapartes naturales.

Eficacia demostrada en la acuicultura

La investigación ya ha validado el potencial de los PAMs sintéticos en modelos relevantes para la acuicultura. Por ejemplo, un péptido sintético mimético de la hepcidina, denominado Hepl, demostró reducir la mortalidad acumulada hasta en un 49% en lubinas infectadas con Vibrio anguillarum. En otro estudio, el péptido CAP18 disminuyó la mortalidad en truchas arcoíris infectadas por Yersinia ruckeri en un 37% tras su administración por inyección.

Además, se ha observado que los PAMs pueden tener un efecto sinérgico cuando se combinan con antibióticos convencionales. Al aumentar la permeabilidad de la membrana bacteriana, los péptidos facilitan la entrada del antibiótico a la célula, lo que potencia su efecto y podría ayudar a combatir cepas que ya son resistentes.

Conclusión: un paso hacia una acuicultura más segura y sostenible

La resistencia a los antibióticos es uno de los mayores obstáculos para la sostenibilidad de la acuicultura moderna. Los péptidos antimicrobianos sintéticos no son solo una alternativa más; representan una plataforma de diseño inteligente y dirigida para crear la próxima generación de agentes terapéuticos.

Al combinar el diseño racional con herramientas computacionales avanzadas, es posible desarrollar moléculas más potentes, seguras y rentables. La continua investigación en este campo, junto con la optimización de los sistemas de producción y administración, allanará el camino para que los PAMs sintéticos se conviertan en una herramienta estándar en el manejo de la salud de los peces, asegurando un futuro más saludable y sostenible para la acuicultura mundial.

Contacto
Raja Aadil Hussain Bhat
ICAR-Central Institute of Coldwater Fisheries Research
Anusandhan Bhawan, Bhimtal, Nainital, Uttarakhand, India

Sher-e-Kashmir University of Agricultural Sciences and Technology of Kashmir
Shalimar, Srinagar, Jammu and Kashmir, India
Email: bhataadil08@skuastkashmir.ac.in

Referencia
Lohumi, Y., Bhat, R. A. H., & Pande, A. (2025). Synthetic antimicrobial peptides: Combatting antimicrobial resistance for sustainable aquaculture. Microbial Pathogenesis, 209, 108029. https://doi.org/10.1016/j.micpath.2025.108029

Milthon Lujan

Editor de la revista digital AquaHoy. Biólogo Acuicultor titulado por la Universidad Nacional del Santa (UNS) y Máster en Gestión de la Ciencia y la Innovación por la Universidad Politécnica de Valencia, con diplomados en Innovación Empresarial y Gestión de la Innovación. Posee amplia experiencia en el sector acuícola y pesquero, habiendo liderado la Unidad de Innovación en Pesca del Programa Nacional de Innovación en Pesca y Acuicultura (PNIPA). Ha sido consultor senior en vigilancia tecnológica, formulador y asesor de proyectos de innovación, y docente en la UNS. Es miembro del Colegio de Biólogos del Perú y ha sido reconocido por la World Aquaculture Society (WAS) en 2016 por su aporte a la acuicultura.