La estrategia que emplea un parásito denominado Giardia lamblia para evadir el sistema inmune y evitar ser destruido acaba de ser develada por un investigador argentino de la Universidad Católica de Córdoba. El hallazgo, que abre el camino al desarrollo de vacunas, fue dado a conocer por la revista Nature. El citado parásito es causante de una de las diarreas más comunes a nivel mundial.

(11/12/08 – Agencia CyTA-Instituto Leloir) – Al igual que una pandilla de bandidos que se cambia la ropa después de un robo para evitar ser capturados, el parásito intestinal Giardia lamblia altera su aspecto para engañar al sistema inmune humano.

Comprender el mecanismo a través del cuál ese parásito evade el sistema de defensa del organismo permitiría desarrollar vacunas contra ese microorganismo que provoca infecciones en humanos y animales. Algunos de los síntomas de esa patología denominada giardiasis, que se transmite por el agua o comida contaminada y por contacto interpersonal, entre otras vías, son diarrea, dolor abdominal y, en casos crónicos, mala absorción de nutrientes y desnutrición. De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud cerca de 200 millones de personas contraen ese parásito cada año. De hecho, Giardia lamblia es causante de una de las diarreas más comunes a nivel mundial.

La revista científica Nature del 11 de diciembre revela que el trabajo de un investigador cordobés constituye el primer paso para el desarrollo de vacunas contra ese parásito.

La investigación del doctor Hugo Luján, investigador de Conicet y profesor de la Universidad Católica de Córdoba, revela el modo en que Giardia lamblia cambia de disfraz.

“El genoma de este parásito contiene 200 genes que codifican antígenos de superficie diferentes. Un antígeno es una proteína que al ser reconocida por el sistema inmune dispara la producción de anticuerpos para defender al organismo”, explica Luján quien también es becario del Instituto Médico Howard Hughes. Y agrega: “El problema es que cada parásito exhibe un solo antígeno en su cubierta y cuando el sistema inmune comienza a generar anticuerpos para destruirlo, Giardia reemplaza ese antígeno por otro como si se tratase de un cambio de disfraz. De este modo el sistema de defensa del organismo no puede destruir al parásito”.

Para que los antígenos se produzcan, es necesario que el ADN de los genes sea “copiado” dando lugar a moléculas de ácido ribonucleico o ARN mensajero que luego se traducen en proteínas. “Una vez que el antígeno es ‘fabricado’ es transferido a la superficie”, indica el experto. Y continúa: “Descubrimos que la maquinaria molecular del parásito en realidad lee y crea instrucciones de la mayor parte de los 200 genes para antígenos de superficie, pero sólo una proteína antigénica es ‘fabricada’ y llega a formar parte de la cubierta externa de la superficie del parásito. El resto de las instrucciones quedan ‘encarpetadas’”.

De acuerdo con Luján, esa observación sugirió que las instrucciones de todos los ARN mensajero de esta familia de antígenos habían sido creadas y estaban dentro del parásito, pero algún mecanismo estaba impidiendo que el ARN fuese traducido a proteínas y expresado en la superficie de la célula.

“Por medio de experimentos muy complejos hallamos que un mecanismo celular llamado interferencia por ARN (iARN) impedía que el resto de las instrucciones para antígenos se expresaran. Nuestros resultados relacionan por primera vez el iARN con el mecanismo de silenciamiento de genes en microorganismos patógenos”, indica Luján.

A partir de los resultados, el investigador y sus colegas inhibieron componentes de la maquinaria del iARN (ver recuadro), que regulan la expresión de los genes para antígenos, y como resultado observaron que los parásitos exhibieron, en vez de uno a la vez, muchos antígenos de superficie simultáneamente, destaca Luján. Y agrega: “Mediante esta técnica podríamos hacer visibles todos los antígenos que el parásito es capaz de producir. Una vez identificados, tendríamos la posibilidad de diseñar una vacuna efectiva que podría ayudar al sistema inmune a identificar cualquiera de esos antígenos”.

El cambio de disfraz del parásito es posible gracias a la variación antigénica del parásito. “Este proceso consiste en que Giardia lamblia posee un antígeno en su superficie, y cuando es detectado por el sistema inmune, la maquinaria del iARN silencia las instrucciones del gen que corresponde a ese antígeno original y paralelamente se activa la puesta en marcha de la instrucción de otro gen que da lugar a la manifestación de otro antígeno en la cobertura del microorganismo. Como consecuencia el sistema inmune no lo reconoce y no lo puede atacar”.

De acuerdo con Luján, podría utilizarse una estrategia similar de inhibición de los mecanismos de variación antigénica de otros parásitos patógenos del ser humano, como Plasmodium o Trypanosoma brucei, para prevenir la malaria o la tripanosomiasis africana. Por tal motivo, la relevancia de los resultados de este equipo de investigación argentino ha tenido gran repercusión en la prensa mundial y “despertado el interés de varias empresas biotecnológicas que se dedican a utilizar este tipo de resultados para la solución de importantes problemas de salud pública”, destaca el investigador.

Aunque en la Argentina no existen estudios sobre la prevalencia de este parásito, de acuerdo a relevamientos realizados en diferentes partes del país la infección con Giardia sería la causa de numerosos casos de diarrea y mala absorción de nutrientes. Entre los niños, sería una causa de desnutrición. Los animales domésticos y los balnearios turísticos suelen ser fuentes de transmisión del parásito, de acuerdo con un estudio realizado por Luján y publicado en la revista Medicina.

RECUADRO

EL PODER DE SILENCIAR UN GEN Y LA INTERFERENCIA POR ARN

POR ANDREA GAMARNIK(*)

¿Qué es el ARN? El ácido ribonucleico o ARN es la molécula que dirige las etapas intermedias de la producción de proteínas en una célula. La información genética para la producción de proteínas se encuentra en moléculas de ácido desoxirribonucleico o ADN. Pero el ADN no puede actuar solo, se vale de la producción de ARN que a su vez es traducido en proteínas, moléculas indispensables para el funcionamiento y el desarrollo de toda célula.

A diferencia de esto, en ciertos virus, el material genético se encuentra en moléculas de ARN y la información fluye directamente del ARN a las proteínas, sin participación del ADN. Además de llevar el mensaje para la producción de proteínas, hay moléculas de ARN que cumplen otras funciones en las células. Entre ellas se encuentran las que participan en el mecanismo de interferencia.

La interferencia por ARN (iARN) es un proceso biológico que revolucionó el conocimiento científico de los últimos años. Ni se sospechaba su existencia. Los primeros indicios se encontraron en plantas, luego se observaron en insectos y más recientemente en humanos. La iARN regula procesos naturales de desarrollo y diferenciación celular, o procesos patológicos como el cáncer o la defensa frente a ciertos virus.

Pero, ¿qué es realmente la iARN? Se trata de un proceso por el cual se pueden silenciar o apagar ciertos genes. Su campo de acción es tan amplio que sería valido decir que es un mecanismo a través del cual las células de distintos organismos pueden controlar su propio funcionamiento.

¿Que significa silenciar un gen? Las células producen proteínas en forma constante, las que están codificadas en su material genético. En determinados momento de la vida de una célula se producen más cantidad de ciertas proteínas que de otras, y eso es característico de cada célula.

El control sobre qué proteínas se producen y cuándo se producen se encuentra finamente regulado en cada célula, por ejemplo, mediante la transcripción o el pasaje de la información desde el ADN al ARN. Sin embargo hay otros mecanismos de regulación de la expresión génica, siendo justamente la iARN uno de ellos.

Durante la interferencia participan pequeñas moléculas de ARN que pueden controlar la destrucción de otras más grandes, responsables de la producción de proteínas. Son los llamados ARN mensajeros. Por lo tanto, si se destruyen ciertas moléculas de ARN mensajero que son las que llevan el mensaje para que los ribosomas fabriquen proteínas, se dejaran de producir ciertas proteínas y de ese modo se regulará el funcionamiento de la célula.

Es importante destacar que se trata de un proceso sumamente específico. Las pequeñas moléculas de ARN llevan la información para silenciar la fabricación de determinadas proteínas y no otras.

¿Porqué los científicos afirman que el descubrimiento de la iARN revolucionó la biología? Sucede que, además de ser un mecanismo que las células usan para controlar su propio funcionamiento, los ARN pueden emplearse como herramienta de laboratorio para silenciar ciertos genes, en forma artificial, y estudiar así la función de proteínas aún desconocidas. Más aún, la iARN puede actuar como mecanismo de defensa contra agentes patógenos como los virus.

Es un hecho que podríamos aprender de ese mecanismo que tiene la célula para aplicarlo luego ese conocimiento a la construcción de herramienta biotecnológica de utilidad en medicina, con fines terapéuticos, o para proteger cultivos o animales de alto valor económico.

El descubrimiento de la iARN ha causado tal revolución en distintos aspectos de la biología moderna, que su descubrimiento les valió el premio Nobel de medicina 2006 a los doctores Andrew Fire y Craig Melo.

(*) La doctora Andrea Gamarnik dirige el Laboratorio de Virología Molecular de la Fundación Instituto Leloir.