Patologías

Producción de vacunas en plantas y sus aplicaciones en la piscicultura

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By Milthon Lujan

Noruega – Un equipo de investigadores describe el potencial de la producción de vacunas en plantas y su potencial aplicación para la piscicultura.

Los investigadores de la Division of Biotechnology and Plant Health, NIBIO – Norwegian Institute of Bioeconomy Research y del Department of Aquatic Animal Medicine de la Huazhong Agricultural University publicaron una revisión científica que resume el desarrollo de las vacunas de los peces que se vienen utilizando y la idoneidad de la plataforma de producción de plantas para las vacunas de peces.

Los brotes de enfermedades en la industria acuícola no sólo causan pérdidas económicas, también conducen a peligros ecológicos en términos de diseminación de patógenos a los ecosistemas marinas que causan infección de los peces silvestres y contaminan el ambiente.

La salud de los peces es esencial para que la industria de la acuicultura sea ambientalmente sostenible y un prerrequisito para la producción acuícola intensiva en todo el mundo.

El uso de antibióticos y los residuos de medicamentos han causado contaminaciones intensivas, junto con riesgos para la seguridad de los alimentos y el incremento de la resistencia a los antimicrobianos.

Desarrollo de vacunas para peces

La vacunación es el enfoque más efectivo y ambientalmente amigable para combatir las enfermedades infecciosas en la acuacultura, con un impacto ecológico mínimo y es aplicable a la mayoría de las especies de peces cultivados.

Sin embargo, en la actualidad, solo existen 34 vacunas para peces comercialmente disponibles en todo el mundo, para especies como el salmón del Atlántico, la trucha arcoíris, la lubina, la dorada, tilapia, seriola, bagre y pangasius.

La realidad descrita, destaca la necesidad urgente de desarrollar vacunas para gestionar la salud de los peces y asegurar la salubridad de los alimentos.

Las vacunas de peces se clasifican normalmente en tres tipos, basados en los métodos de preparación:

a) Vacunas vivas: Son preparados con patógenos atenuados o atenuación mutada. Desventaja: están asociadas con preocupaciones de bioseguridad a largo plazo por el riesgo de reversión a la virulencia y también problemas de estabilidad debido a su sensibilidad a la temperatura y la luz.

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b) Vacunas inactivadas: Son microorganismos patógenos inactivados que permanecen inmunogénicos. La desventaja es que requiere de una gran cantidad de antígenos con un alto costo.

c) Vacunas modificadas genéticamente: Incluyen vacunas de subunidades recombinantes, vacunas de ADN, vacunas de eliminación/mutación de genes y vacunas de vectores vivos.

En la actualidad, las vacunas vivas atenuadas y las vacunas inactivadas son las más aplicadas.

Asimismo, los investigadores reportan que los métodos para la aplicación de las vacunas de los peces incluye la inyección, la inmersión y la administración oral.

Ellos destacan que la inyección intramuscular o intraperitoneal es el método más popular, proveyendo una dosis de vacunación exacta y regulan las respuestas del sistema inmune, pero usualmente causan respuestas de estrés en los peces y demanda mucho tiempo su aplicación.

“Las vacunas para peces del futuro contra patógenos infecciosos, incluido los virus, bacterias, hongos y parásitos, en la industria acuícola moderna deben ser baratas y ambientalmente amigables. Deben permitir la producción a gran escala y también deben estar disponibles para los pequeños piscicultores” recomiendan los investigadores.

Desarrollo de vacunas en plantas

En los cultivos moleculares, las proteínas recombinantes son producidas en plantas con la intención expresa de utilizar la proteína en vez de cualquier rasgo o capacidad que esto confiere a la planta.

Esta técnica ha sido establecida como una alternativa económicamente viable a otros sistemas de producción, como las células de microbios y mamíferos cultivados en biorreactores a gran escala.

Un gran número de estudios preclínicos y clínicos de proteínas recombinantes humanas y animales obtenidos en plantas han demostrado la factibilidad, eficacia y la seguridad de las fábricas de plantas para las vacunas.

La plataforma basado en vegetales ofrecen ventajas atractivas para las vacunas recombinantes:

(1) Es una plataforma de producción de vacunas respetuosa con el medio ambiente que utiliza energía solar gratuita y captura CO2, con bajos requisitos energéticos y sin emisiones de gases de efecto invernadero, lo que reduce el costo de las vacunas.

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(2) Los sistemas basados en plantas se pueden usar para producir vacunas de administración oral que no requieren biorreactores sofisticados, ni un procesamiento complejo posterior, convirtiéndose así en un sistema más económico que los sistemas de expresión.

(3) Los sistemas de plantas son seguros. Las vacunas de subunidades de origen vegetal no presentan los problemas de seguridad de las vacunas vivas.

(4) Los sistemas basados en plantas poseen una alta capacidad de biosíntesis, similar a los sistemas naturales.

A pesar de las ventajas descritas, las plataformas basadas en plantas presentan desventajas en cuanto a la eficiencia incierta de las modificaciones, incluida la glicosilación, metilación, polimerización, cantidad y calidad de proteínas recombinantes y dosis de vacunas en los tejidos.

Varias especies de plantas están disponibles para los cultivos moleculares. La ingeniería del genoma de plastidios de plantas comestibles se ha utilizado para producir una gran cantidad de proteínas extrañas en lechuga, tomate, papa, repollo, etc.

Las plantas transgénicas también vienen siendo usadas para producir vacunas contra los virus, bacterias y parásitos.

Uso de algas para producir vacunas

La producción de vacunas en algas es otro sistema usado para la expresión transitoria, y existen algunos buenos ejemplos de biofarmacéuticos producidos en algas.

Las microalgas pueden ser adecuadas para la producción de proteína y un sistema de entrega oral para vacunar a los peces. Las tecnologías de ingeniería genética en microalgas ofrecen la posibilidad de producir “aditivos funcionales de los alimentos”.

Chlamydomonas reinhardtii, Dunaliella salina, cianobacterias y otras microalgas han sido procesados para expresar genes de antígenos en los cloroplastos para la prevención y control de enfermedades infecciosas.

El potencial de las vacunas de peces elaboradas en plantas

Para las nuevas vacunas de peces, el costo es uno de los factores más importantes debido a la naturaleza de la acuicultura con una alta densidad de cultivo y gran escala.

A pesar de tener un costo monetario más alto que los antibióticos, los sistemas de producción de vacunas basados en plantas son baratos y brindan un enfoque prometedor para ofrecer vacunas eficientes y seguras para proteger la salud de los peces.

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Conclusión

Las vacunas, los anticuerpos y las proteínas terapéuticas derivadas de las plantas vienen siendo producidos para la salud humana y animal. No obstante, el desarrollo de las vacunas producidas en plantas para animales, especialmente peces, aún está muy rezagado.

El estudio fue financiado por el proyecto SmartVac, la Research Council of Norway and National Natural Science Foundation of China financiaron el proyecto Feed2Food, el Norwegian Ministry of Foreign Affairs mediante la Royal Norwegian Embassy en Beijing, como parte del proyecto Sinograin II y el NIBIO.

Referencia (acceso abierto):
Su Hang, Yakovlev Igor A., van Eerde André, Su Jianguo, Clarke Jihong Liu. 2021. Plant-Produced Vaccines: Future Applications in Aquaculture. Frontiers in Plant Science

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