En un estudio innovador, los científicos del Institute of Marine Research, han utilizado con éxito la tecnología CRISPR/Cas9 para eliminar los dos genes de la inmunoglobulina M (IgM) en el salmón del Atlántico (Salmo salar). Esta es la primera vez que se elimina específicamente un gen inmunológico en esta especie.
La investigación, publicada en Scientific Reports, tiene implicaciones para el avance de la investigación inmunológica en teleósteos y para el desarrollo de estrategias para mejorar la salud y el bienestar del salmón en la acuicultura.
El desafío de las enfermedades infecciosas en la acuicultura
Las enfermedades infecciosas son una preocupación importante en la industria salmonera mundial, lo que genera pérdidas económicas sustanciales y una reducción del bienestar animal.
La vacunación es la principal estrategia para la prevención de enfermedades, pero su eficacia varía, en particular contra los patógenos virales. Sin embargo, para desarrollar vacunas más efectivas, es esencial una comprensión más profunda de las respuestas inmunes en el salmón.
IgM y su papel en la inmunidad
La inmunoglobulina M (IgM) es el principal anticuerpo involucrado en la respuesta inmunológica sistémica de los teleósteos, incluido el salmón del Atlántico. Existe en dos formas: una forma unida a la membrana en la superficie de las células B y una forma secretada que se encuentra en el suero.
La IgM desempeña un papel crucial en la lucha contra los patógenos al unirse a los antígenos y desencadenar la activación de las células B, lo que conduce a la producción de anticuerpos solubles.
Edición genética con CRISPR/Cas9
CRISPR/Cas9 es una tecnología revolucionaria de edición genética que permite a los científicos realizar alteraciones precisas en el ADN genómico.
En este estudio, los investigadores utilizaron CRISPR/Cas9 para identificar y alterar los dos genes IgM en el salmón del Atlántico. Lograron una alta eficiencia de mutagénesis del 97 % en ambos loci, con un predominio de mutaciones por cambio de marco (78 %).
Según reportan los investigadores, este estudio es el primer reporte de un knockout de un gen relacionado con el sistema inmune en salmón atlántico in vivo. Aunque la tecnología CRISPR/Cas9 ya se había utilizado para estudiar genes de inmunidad en líneas celulares de salmón, este estudio la aplica en el organismo completo.
Efectos de la inactivación de IgM
La inactivación de IgM resultó en niveles significativamente reducidos de ARNm de IgM unido a la membrana en los tejidos de la cabeza, el riñón y el bazo. El análisis de citometría de flujo reveló una reducción del 78% en las células B IgM en la sangre periférica.
El análisis de transferencia Western mostró una disminución de los niveles de proteína IgM en suero. Curiosamente, se observó una regulación positiva del ARNm de IgT, lo que sugiere un posible mecanismo compensatorio.
Implicaciones para la salud del salmón y la acuicultura
La generación de salmón del Atlántico knock-out de IgM proporciona un modelo valioso para estudiar el papel de las células B y los anticuerpos en la lucha contra los patógenos.
Las implicaciones para la industria salmonera del estudio sobre la eliminación de IgM en salmón Atlántico mediante CRISPR/Cas9 son significativas y variadas:
- Mejora en el desarrollo de vacunas: Al entender mejor el papel de la IgM en la respuesta inmune, se abre la puerta al desarrollo de vacunas más efectivas. Este estudio permite distinguir entre la protección mediada por anticuerpos y la no mediada por anticuerpos, lo que es crucial para diseñar vacunas que induzcan la respuesta inmunitaria adecuada contra patógenos específicos. La industria salmonera podría beneficiarse de vacunas que ofrezcan una protección más amplia y robusta contra diversas enfermedades.
- Reducción de pérdidas económicas: Las enfermedades infecciosas son un desafío importante en la industria salmonera, causando pérdidas económicas y reduciendo el bienestar animal. La creación de un modelo de salmón con deficiencia de IgM ayuda a comprender mejor los mecanismos inmunológicos que se activan en respuesta a patógenos y vacunas. Este conocimiento es fundamental para desarrollar estrategias de control de enfermedades más efectivas y reducir las pérdidas económicas asociadas a brotes infecciosos.
- Avances en la investigación inmunológica: Este estudio, al ser el primer reporte de un knockout de un gen inmunitario en salmón Atlántico in vivo, sienta las bases para una investigación más profunda del sistema inmune de los teleósteos. El modelo de peces con deficiencia de IgM permite estudiar el papel específico de la IgM y otras inmunoglobulinas, como la IgT, en la respuesta inmune. Esto es importante porque los salmónidos tienen diferencias inmunológicas específicas en comparación con otros teleósteos.
- Desarrollo de modelos de desafío: El modelo de salmones sin IgM+ puede ser utilizado para crear modelos de desafío que permitan evaluar la efectividad de nuevas vacunas y tratamientos en un contexto de inmunodeficiencia. Estos modelos son importantes para comprender mejor la respuesta inmunitaria a los patógenos y acelerar el desarrollo de estrategias de control de enfermedades.
Los estudios en el futuro podrían centrarse en la generación de un modelo de knock-out de células B IgM completo mediante la cría de la generación FO de crispants IgM. Este modelo permitirá una investigación más profunda del papel de la IgM en la respuesta inmunitaria y los posibles mecanismos compensatorios que involucran a la IgT.
Conclusión
Este estudio marca un avance significativo en nuestra comprensión del sistema inmunitario de los teleósteos y proporciona una herramienta poderosa para mejorar la salud y el bienestar del salmón en la acuicultura.
La eliminación exitosa de la IgM en el salmón del Atlántico demuestra el potencial de la tecnología CRISPR/Cas9 para la alteración genética dirigida en esta especie.
Contacto
Rolf Brudvik Edvardsen
Institute of Marine Research
Bergen, Norway
Email: rolfbe@hi.no
Referencia (acceso abierto)
Raudstein, M., Peñaranda, M. M., Grove, S., Morton, H. C., & Edvardsen, R. B. (2025). Generation of IgM+ B cell-deficient Atlantic salmon (Salmo salar) by CRISPR/Cas9-mediated IgM knockout. Scientific Reports, 15(1), 1-13. https://doi.org/10.1038/s41598-025-87658-5
