La intensificación de la acuicultura global enfrenta el desafío constante de los brotes de enfermedades, que causan pérdidas económicas significativas cada año. Las vacunas son una herramienta clave para mejorar la inmunidad de los animales acuáticos y prevenir enfermedades a gran escala, reduciendo la dependencia de químicos. En este contexto, emerge una tecnología prometedora: las vacunas basadas en microalgas, que ofrecen una solución sostenible y eficaz para la inmunización en acuicultura.
Un equipo de investigadores de la South China University of Technology, y del Imperial College London publicaron un estudio en la revista Trends in Biotechnology en donde exploran el diseño de antígenos de vacunas, la entrega oral y los beneficios inmunes de las microalgas. Los investigadores esperan que los avances en biología sintética y el metabolismo inmune de los peces impulsen futuras innovaciones.
¿Por Qué Usar Microalgas para Producir Vacunas?
Las microalgas se están posicionando como una plataforma ventajosa para producir antígenos recombinantes (las moléculas que activan la respuesta inmune) específicos para peces y otros organismos acuáticos. Sus beneficios sobre los sistemas tradicionales (bacterias, levaduras, células de mamíferos) son notables:
- Sostenibilidad: Su cultivo utiliza la fotosíntesis como fuente principal de energía y no requiere infraestructura compleja, reduciendo la huella de carbono. Además, son biodegradables, minimizando el impacto ambiental.
- Cultivo Eficiente: Pueden crecer relativamente rápido y cultivarse a gran escala y bajo costo, tanto en sistemas abiertos como cerrados, lo que minimiza riesgos de contaminación.
- Ingeniería Genética: Es posible modificar genéticamente las microalgas para que produzcan los antígenos de interés, integrando los genes necesarios en su genoma nuclear o cloroplástico.
- Doble Beneficio: Vacuna y Nutrición: Las microalgas no solo transportan la vacuna, sino que también son una fuente nutricional valiosa para los animales acuáticos.
La Revolución de las Vacunas Orales Basadas en Microalgas
Una de las grandes ventajas de usar microalgas es la posibilidad de desarrollar vacunas orales. Esto significa que los animales pueden ser vacunados simplemente ingiriendo las microalgas modificadas, eliminando la necesidad de inyecciones (que son estresantes y laboriosas) y los costosos procesos de purificación de antígenos.
¿Cómo Funcionan?
- Protección del Antígeno: La pared celular de la microalga protege al antígeno durante su paso por el tracto gastrointestinal del pez o camarón.
- Liberación y Absorción: Una vez en el intestino, las microalgas son digeridas, liberando los antígenos. Estos interactúan con la mucosa intestinal, donde células inmunitarias especializadas (como las células M y dendríticas) los reconocen y capturan.
- Activación Inmune: La propia superficie de la microalga, rica en compuestos bioactivos como polisacáridos y glicoproteínas, actúa como un adyuvante natural, potenciando la respuesta inmune. Esto activa tanto la inmunidad local en la mucosa como la inmunidad sistémica en todo el organismo.
- Memoria Inmunológica: Las microalgas facilitan la activación de las células B (productoras de anticuerpos) y las células T, generando una memoria inmunológica duradera. Si el animal se expone posteriormente al patógeno real, su sistema inmune responderá de forma rápida y eficaz.
Mejorando la Eficacia
Para optimizar aún más estas vacunas, se exploran estrategias como:
- Encapsulación Protectora: Recubrir las microalgas con materiales como alginato o quitosano puede mejorar la estabilidad del antígeno y asegurar su liberación en el sitio adecuado del intestino.
- Adyuvantes Co-expresados: Diseñar microalgas que no solo produzcan el antígeno, sino también moléculas inmunoestimulantes (adyuvantes), ha demostrado generar respuestas inmunes superiores.
Diseño Racional de Antígenos: La Clave del Éxito
La efectividad de cualquier vacuna reside en el diseño del antígeno. La investigación actual se apoya en herramientas computacionales avanzadas (como la inteligencia artificial y el aprendizaje automático) para un diseño racional. Esto permite:
- Optimizar la eficacia inmunológica del antígeno.
- Diseñar antígenos quiméricos que ofrezcan protección contra múltiples patógenos (vacunas multivalentes).
- Predecir y mejorar la estabilidad del antígeno.
- Analizar la compatibilidad con adyuvantes.
- Acelerar el descubrimiento y la optimización de nuevos antígenos mediante enfoques basados en datos.
Evidencia de Éxito: Casos Prácticos
La investigación ya ha demostrado la eficacia de estas vacunas en acuicultura:
- Camarones vs. WSSV: Microalgas (Chlorella vulgaris y Chlamydomonas reinhardtii) modificadas para expresar la proteína VP28 del virus del síndrome de la mancha blanca (WSSV) aumentaron significativamente la tasa de supervivencia de los camarones tras la infección, mediante administración oral.
- Mero vs. VNN: Una vacuna oral basada en Chlamydomonas reinhardtii que expresa la proteína de la cubierta del virus de la necrosis nerviosa (VNN) mejoró la supervivencia de meros y mostró efectos positivos en indicadores inmunes como IgM y citoquinas.
- Pez Cebra / Carpa Koi: Schizochytrium sp. transgénico, usado como vacuna oral, activó respuestas inmunes específicas en el intestino.
Desafíos y Perspectivas Futuras
A pesar del gran potencial, los científicos destacan que aún existen retos por superar:
- Mejorar la eficiencia y estabilidad de las herramientas genéticas para modificar microalgas.
- Desarrollar biorreactores eficientes para el cultivo a gran escala.
- Asegurar la estabilidad y calidad del antígeno en el ambiente intestinal del animal.
- Abordar las complejidades regulatorias y las preocupaciones de bioseguridad asociadas al uso de organismos genéticamente modificados (OGM) en acuicultura.
- Profundizar en la comprensión de las respuestas inmunes específicas que generan estas vacunas en diferentes especies acuáticas.
El futuro es prometedor. La combinación de avances en biología sintética, bioingeniería, inteligencia artificial y un mayor conocimiento del metabolismo inmune de los peces impulsará la innovación. Se espera que las vacunas de microalgas de próxima generación sean aún más específicas, potentes, duraderas, seguras y capaces de ofrecer protección de amplio espectro, adaptándose rápidamente a nuevos patógenos emergentes.
Conclusión
Las vacunas orales basadas en microalgas representan un avance significativo hacia una acuicultura más sostenible y resiliente. Al combinar la producción eficiente de antígenos, la facilidad de administración oral, beneficios nutricionales y propiedades inmunoestimulantes intrínsecas, esta tecnología ofrece una herramienta poderosa para proteger la salud de peces y camarones, reduciendo las pérdidas económicas y el impacto ambiental asociado al control de enfermedades. La continua investigación y desarrollo en este campo sin duda abrirá nuevas puertas para mejorar la sanidad acuícola a nivel global.
Contacto
Haohong Chen
School of Food Science and Engineering, South China University of Technology
Guangzhou, 510640, China
Email: haohongchen0@scut.edu.cn
Referencia
Chen, H., Jiang, J., & Ledesma-Amaro, R. (2025). Microalgae-based vaccines for aquaculture. Trends in Biotechnology. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2025.04.001
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.
