El Grupo de Investigación de Parasitosis de la ganadería y zoonosis parasitarias del IRNASA-CSIC ha identificado y caracterizado las acuaporinas de la especie Ornithodoros moubata como diana para generar una vacuna frente a esta garrapata, distribuida por África Central, Meridional y Oriental, que causa graves problemas a nivel ganadero y de salud humana. El trabajo se ha publicado en un número especial sobre garrapatas blandas de la prestigiosa revista ‘Pathogens’, del que los investigadores del IRNASA-CSIC Ana Oleaga y Ricardo Pérez Sánchez son editores invitados como referentes internacionales en este ámbito.
Ornithodoros moubata es una garrapata blanda transmisora de la Peste Porcina Africana (PPA), una enfermedad viral grave que afecta a los cerdos domésticos y silvestres y que constituye una seria amenaza para la ganadería porcina; y de la Fiebre recurrente humana (FRH), una enfermedad de etiología bacteriana, hiperendémica en los países de África oriental, como Tanzania, caracterizada por episodios repetitivos de fiebre en las personas y altas tasas de mortalidad perinatal.
Estas garrapatas viven en el interior de las madrigueras de sus hospedadores, que son principalmente los jabalíes verrucosos africanos (facocheros), pero también colonizan las viviendas humanas y los establos y se alimentan sobre las personas y los animales domésticos, principalmente los cerdos, a los que transmiten esas enfermedades.
“La presencia en el medio antrópico o doméstico de estas garrapatas dificulta enormemente la erradicación de la PPA y de la FRH en las zonas endémicas, incrementa el riesgo de reintroducción de la PPA en países de los que se erradicó ya, como España y Portugal, y favorece la endemización y la persistencia en los países que ha invadido más recientemente, como los caucásicos, Rusia, los países de Europa del Este, China o Vietnam, entre otros”, apunta el investigador del IRNASA-CSIC Ricardo Pérez Sánchez, primer autor del trabajo.
En la lucha contra las garrapatas, el método tradicionalmente empleado han sido los acaricidas químicos, pero estos productos presentan numerosos inconvenientes como el desarrollo de resistencias, la contaminación ambiental y su ineficacia frente a esta especie de Ornithodoros.
En este contexto el equipo del IRNASA-CSIC trabaja enfoques alternativos, como son el desarrollo de test diagnósticos y nuevas vacunas frente a estas garrapatas, que permitan localizar sus poblaciones, tenerlas vigiladas y eliminarlas si es posible, facilitando la prevención y el control de las enfermedades que transmiten.
Uno de los métodos alternativos más prometedores es el desarrollo de vacunas. “Estas vacunas están dirigidas a los hospedadores para generar en ellos una respuesta inmunitaria de anticuerpos frente a determinadas proteínas de las garrapatas que realizan funciones importantes. De esta forma, cuando la garrapata se alimenta del hospedador vacunado, junto con la sangre ingiere anticuerpos que neutralizan las funciones de la proteína diana y esto se traduce en daños significativos en la garrapata”, detalla Pérez Sánchez.
Las acuaporinas, unas dianas clave en las garrapatas
El trabajo recientemente publicado se centra en unas proteínas diana concretas, las acuaporinas. Estas proteínas se encargan de transportar agua a través de las membranas biológicas y ejercen un papel fundamental en diversos procesos fisiológicos vitales para la garrapata, incluyendo la alimentación de la misma.
“Cuando las garrapatas se alimentan ingieren cantidades enormes de sangre, hasta 200 veces su peso, que deben concentrar para poder digerir”, explica el investigador del IRNASA-CSIC. En esa concentración las garrapatas eliminan agua e iones y en ese proceso las acuaporinas tienen una función clave. “Las acuaporinas se expresan al menos en tres tejidos: el tubo digestivo, las glándulas salivales y las glándulas coxales, por lo que son dianas idóneas para vacunas, al ser fácilmente accesibles a los anticuerpos que se ingieren con la sangre del hospedador”, agrega.
El equipo del IRNASA-CSIC cuenta con datos del transcriptoma y del proteoma de las glándulas salivales y del intestino de Ornithodoros moubata obtenidos en proyectos previos. A través de data mining o minería de datos, identificaron más de 20 transcritos anotados como acuaporinas y seleccionaron siete que tenían marcos de lectura completos, es decir, que codificaban una acuaporina entera en O. moubata.
Tras amplificar, clonar y verificar por PCR que las secuencias obtenidas eran válidas, realizaron un análisis estructural y molecular con el objetivo de desarrollar modelos tridimensionales para determinar los dominios extracelulares, es decir, las partes de esas proteínas que están expuestas fuera de la célula, ya que es ahí donde los anticuerpos del hospedador pueden llegar más fácilmente.
Además, llevaron a cabo un análisis predictivo de la inmunogenicidad de las acuaporinas –su capacidad para generar respuestas inmunes-, en especial de esas partes extracelulares, y realizaron un análisis filogenético para caracterizar las siete identificadas. “Vimos que se agrupaban en cuatro clados. La homología de secuencia en cada clado era superior al 90 por ciento pero entre clados la homología era significativamente menor”, señala Pérez Sánchez. Todas ellas se expresaban en las glándulas salivales y en el intestino medio y solo tres en las glándulas coxales, unos órganos de excreción específicos de las garrapatas blandas.
Un conjunto de 12 péptidos inmunogénicos
Tras este estudio estructural, tridimensional e inmunogénico el equipo del IRNASA-CSIC concluyó que, para convertir las acuaporinas en dianas vacunales, lo más apropiado era diseñar péptidos inmunogénicos, péptidos capaces de generar anticuerpos específicos. Así, diseñaron un conjunto de 12 péptidos inmunogénicos para bloquear todas las acuaporinas identificadas.
“Si conseguimos boquear la función de todas las acuaporinas a la vez es muy probable que la vacuna ejerza un efecto protector intenso frente a esta garrapata. Si solo bloqueamos una o dos el efecto protector puede que se diluya, porque el resto de las acuaporinas quizás compensen la pérdida de función inducida por la vacuna”, precisa el investigador del IRNASA-CSIC, quien avanza que el próximo paso será un experimento de vacunación en conejos.
“Sinterizaremos estos péptidos y diseñaremos un experimento de vacunación para ver su eficacia real, para comprobar si inducen una respuesta de anticuerpos como hemos visto en el plano teórico. Una vez comprobado pondremos garrapatas en los animales inmunizados para ver el efecto de la vacuna sobre esas garrapatas”, añade.
También realizarán un estudio similar con otra garrapata blanda, Ornithodoros erraticus, sintetizarán nuevos péptidos y determinarán su protección frente a esta garrapata así como la protección cruzada que se pueda generar, lo que podría conducir a una vacuna de más amplio espectro.
Esta investigación ha sido financiada por el proyecto “RTI2018-098297-B-I00” (MCIU/AEI/FEDER, UE), subvencionado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, la Agencia Estatal de Investigación (AEI) y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER); así como por el proyecto “Unidad de Excelencia CLU-2019-05-IRNASA/CSIC”, concedido por la Junta de Castilla y León y cofinanciado por la Unión Europea (FEDER “Europa impulsa nuestro crecimiento”).
