Avances en la investigación de la malaria

18.11.2019 - Suiza

Un consorcio científico internacional dirigido por los biólogos celulares Volker Heussler de la Universidad de Berna y Oliver Billker de la Universidad de Umeå en Suecia ha investigado por primera vez sistemáticamente el genoma del parásito de la malaria Plasmodium a lo largo de su ciclo de vida en un experimento a gran escala. Los investigadores pudieron identificar cientos de objetivos que se necesitan urgentemente en el desarrollo de medicamentos y vacunas para erradicar la enfermedad.

A pesar de los grandes esfuerzos en medicina y ciencia, más de 400.000 personas en todo el mundo siguen muriendo de malaria. La enfermedad infecciosa se transmite por la picadura de mosquitos infectados con el parásito de la malaria Plasmodium. El genoma del parásito es relativamente pequeño, con unos 5.000 genes. A diferencia de las células humanas, los parásitos Plasmodium sólo tienen una copia de cada gen individual. Si se extrae un gen de todo el genoma del parásito, esto conduce directamente a un cambio en el fenotipo del parásito. Un consorcio internacional liderado por los profesores Volker Heussler del Instituto de Biología Celular (ICB) de la Universidad de Berna y Oliver Billker de la Universidad de Umeå en Suecia y anteriormente del Instituto Sanger en Gran Bretaña ha aprovechado este hecho. Los investigadores han llevado a cabo un estudio de deleción de genes en todo el genoma de los parásitos de la malaria: Extirparon específicamente más de 1.300 genes individuales, observaron los efectos durante todo el ciclo de vida del parásito y, de este modo, pudieron identificar muchas dianas nuevas en el patógeno.

Los códigos genéticos individuales aceleran la investigación por décadas

Los investigadores utilizaron un modelo de ratón contra la malaria establecido en el Instituto de Biología Celular de la Universidad de Berna. Cada uno de los 1300 genes del parásito fue reemplazado por un código genético individual para analizar cómo la remoción de los genes individuales afecta al parásito. El uso de códigos individuales permite estudiar muchos parásitos simultáneamente y, por lo tanto, acorta drásticamente el tiempo de su análisis. Después de tres años de investigación, el consorcio internacional logró realizar un cribado sistemático del genoma del parásito en todas las etapas del ciclo de vida. "La prueba de eliminación realizada conjuntamente con el Instituto Sanger nos permitió identificar cientos de dianas, sobre todo en el metabolismo del parásito", dijo Rebecca Stanway, del ICB, uno de los autores principales de este estudio.

Los cálculos de modelos amplían los resultados experimentales

Para analizar sistemáticamente el gran número de genes metabólicos identificados, los investigadores de Berna han unido fuerzas con el profesor Vassily Hatzimanikatis de la EPFL en Lausana y el profesor Dominique Soldati-Favre de la Universidad de Ginebra para formar el consorcio "MalarX", que cuenta con el apoyo financiero de la Fundación Nacional Suiza para la Ciencia. Utilizando datos de la prueba de detección del genoma de la malaria, el grupo de la EPFL ha calculado modelos que muestran las vías metabólicas esenciales del parásito. "Gracias a estos modelos, ahora es posible predecir cuáles de los genes hasta ahora inexplorados son vitales para el parásito y, por lo tanto, son blancos adecuados para el control de la malaria", añade el experto en modelos Anush Chiappino-Pepe de la EPFL de Lausana.

Algunas de estas predicciones fueron confirmadas experimentalmente por los investigadores de Berna en estrecha colaboración con el grupo del Prof. Chris Janse de la Universidad de Leiden en los Países Bajos. "La prueba de detección del genoma con los modelos metabólicos correspondientes representa un gran avance en la investigación de la malaria", dijo Magali Roques, del equipo de Berna. "Nuestros resultados apoyarán a muchos investigadores de la malaria en todo el mundo. Ahora pueden concentrarse en los genes esenciales de los parásitos y, por lo tanto, desarrollar medicamentos y vacunas eficaces contra las distintas etapas de la vida del parásito", añadió la Dra. Ellen Bushell, ex científica del Instituto Sanger.

Éxito gracias a las mejores infraestructuras y a la cooperación internacional

Según Volker Heussler, este enfoque de investigación sólo fue posible gracias a la combinación de las enormes capacidades de secuenciación y clonación del Instituto Sanger y la extraordinaria infraestructura del ICB de Berna, donde se establece el ciclo de vida completo del parásito de la malaria. Además, el ICB está equipado con una gama excepcional de microscopios de alto rendimiento, que permiten una investigación de alto nivel sobre las diferentes etapas del ciclo de vida del parásito. Gracias a esta excelente infraestructura, el laboratorio de Volker Heussler ya ha publicado muchos estudios reconocidos internacionalmente sobre la fase temprana de la infección parasitaria.

En este proyecto participaron 22 científicos internacionales de los campos de la biología molecular, la parasitología, la estadística y la modelización matemática. "Esto ilustra el esfuerzo en la realización de este estudio, analizando los datos y modelando los hallazgos experimentales para llevarlos a un contexto significativo", dijo Volker Heussler.

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