Diseñó Algas Para Producir Posibles Candidatos Para La Vacuna Contra La Malaria

algas comestibles Chlamydomonas

Las algas comestibles Chlamydomonas, que se ven aquí en UC San Diego, se pueden cultivar en estanques en cualquier parte del mundo. Crédito: SD-CAB

En un esfuerzo por prevenir la transmisión de la malaria, los biólogos de UC San Diego han diseñado algas para producir candidatos potenciales para una vacuna que evitaría la transmisión del parásito que causa la malaria.

Los biólogos de la Universidad de California en San Diego han logrado diseñar algas para producir candidatos potenciales para una vacuna que evitaría la transmisión del parásito que causa la malaria, un logro que podría allanar el camino para el desarrollo de una forma económica de proteger a miles de millones de personas de una de las enfermedades más prevalentes y debilitantes del mundo. Los experimentos iniciales de prueba de principio sugieren que tal vacuna podría prevenir la transmisión de la malaria.

La malaria es una enfermedad transmitida por mosquitos causada por una infección con parásitos protozoarios del género Plasmodium. Afecta a más de 225 millones de personas en todo el mundo en las regiones tropicales y subtropicales, lo que provoca fiebre, dolores de cabeza y, en casos graves, coma y muerte. Si bien una variedad de medicamentos antipalúdicos a menudo costosos están disponibles para los viajeros en esas regiones para protegerse contra las infecciones, aún no existe una vacuna que ofrezca un alto nivel de protección contra la enfermedad.

El uso de algas para producir proteínas de la malaria que provocan anticuerpos contra Plasmodium falciparum en ratones de laboratorio y prevenían la transmisión de la malaria se publicó hoy en la revista en línea de acceso abierto PLoS ONE. El desarrollo fue el resultado de una colaboración interdisciplinaria inusual entre dos grupos de biólogos de UC San Diego: uno de la División de Ciencias Biológicas y el Centro de Biotecnología de Algas de San Diego, que había estado diseñando algas para producir bioproductos y biocombustibles, y otro de la Centro de Medicina Tropical y Enfermedades Infecciosas Emergentes de la Facultad de Medicina que trabaja para desarrollar formas de diagnosticar, prevenir y tratar la malaria.

Parte de la dificultad de crear una vacuna contra la malaria es que requiere un sistema que pueda producir proteínas tridimensionales complejas que se asemejen a las producidas por el parásito, provocando así anticuerpos que interrumpen la transmisión de la malaria. La mayoría de las vacunas creadas por bacterias modificadas son proteínas relativamente simples que estimulan el sistema inmunológico del cuerpo para producir anticuerpos contra las bacterias invasoras. Se pueden producir proteínas más complejas, pero esto requiere un proceso costoso que utiliza cultivos de células de mamíferos, y las proteínas que producen esas células se recubren con azúcares debido a un proceso químico llamado glicosilación.

“La malaria es causada por un parásito que produce proteínas complejas, pero por alguna razón este parásito no pone azúcares en esas proteínas”, dijo Stephen Mayfield, profesor de biología en UC San Diego, quien dirigió el esfuerzo de investigación. “Si tiene una proteína cubierta de azúcares y se la inyecta a alguien como vacuna, la tendencia es producir anticuerpos contra los azúcares, no contra el amino ácido columna vertebral de la proteína del organismo invasor que desea inhibir. Los investigadores han creado vacunas sin estos azúcares en las bacterias y luego han intentado volver a doblarlas en la configuración tridimensional correcta, pero esa es una propuesta costosa y no funciona muy bien “.

En cambio, los biólogos buscaron producir sus proteínas con la ayuda de un alga verde comestible, Chlamydomonas reinhardtii, ampliamente utilizada en laboratorios de investigación como organismo modelo genético, al igual que la mosca de la fruta Drosophila y la bacteria E. coli. Hace dos años, un equipo de biólogos de UC San Diego encabezado por Mayfield, quien también es el director del Centro de Biotecnología de Algas de San Diego, un consorcio de investigación que busca desarrollar combustibles de transporte a partir de algas, publicó un estudio histórico que demuestra que muchas terapias humanas complejas las proteínas, como los anticuerpos monoclonales y las hormonas del crecimiento, podrían ser producidas por Chlamydomonas.

Eso hizo que James Gregory, un investigador postdoctoral en el laboratorio de Mayfield, se preguntara si Chlamydomonas también podría producir una proteína compleja para proteger contra el parásito de la malaria. Dos mil millones de personas viven en regiones donde la malaria está presente, lo que hace que la entrega de una vacuna contra la malaria sea una propuesta costosa y logísticamente difícil, especialmente cuando esa vacuna es costosa de producir. Así que los biólogos de UC San Diego se propusieron determinar si esta alga, un organismo que puede producir proteínas complejas a muy bajo costo, podría producir proteínas de la malaria que inhibirían las infecciones de la malaria.

“Es demasiado costoso vacunar a dos mil millones de personas con las tecnologías actuales”, explicó Mayfield. “Siendo realistas, la única forma en que se usará una vacuna contra la malaria es si se puede producir a una fracción del costo de las vacunas actuales. Las algas tienen este potencial porque se pueden cultivar en cualquier lugar del planeta en estanques o incluso en bañeras “.

En colaboración con Joseph Vinetz, profesor de medicina en UC San Diego y un destacado experto en enfermedades tropicales que ha estado trabajando en el desarrollo de vacunas contra la malaria, los investigadores demostraron que las proteínas producidas por las algas, cuando se inyectan en ratones de laboratorio, producen anticuerpos que bloqueó la transmisión de la malaria por mosquitos.

“Es difícil decir si estas proteínas son perfectas, pero los anticuerpos de nuestra proteína producida por las algas reconocen las proteínas nativas de la malaria y, dentro del mosquito, bloquean el desarrollo del parásito de la malaria para que el mosquito no pueda transmitir la enfermedad, —Dijo Gregory.

“Este artículo nos dice dos cosas: las proteínas que producimos aquí son candidatas viables a vacunas y que al menos tenemos la oportunidad de producir suficiente cantidad de esta vacuna para que podamos pensar en inocular a dos mil millones de personas”, dijo Mayfield. “En ningún otro sistema se podría siquiera empezar a pensar en eso”.

Los científicos, que presentaron una solicitud de patente sobre su descubrimiento, dijeron que los próximos pasos son ver si estas proteínas de las algas funcionan para proteger a los humanos de la malaria y luego determinar si pueden modificar las proteínas para provocar la misma respuesta de anticuerpos cuando se comen las algas. en lugar de inyectarse.

Otros científicos de UC San Diego involucrados en el descubrimiento fueron Fengwu Li del laboratorio de Vinetz y los biólogos Lauren Tomosada, Chesa Cox y Aaron Topol del grupo de Mayfield. La tecnología básica que llevó al desarrollo fue apoyada por la familia Skaggs. La investigación fue apoyada por subvenciones del Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas y la Fundación San Diego. La Comisión de Energía de California apoyó el trabajo sobre la producción de proteínas recombinantes para el uso de biocombustibles, y esta tecnología ayudó a posibilitar estos estudios.

Se puede acceder al artículo de PLoS ONE en: http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0037179

Imágenes: SD-CAB

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