Héroes del silenciamiento: Música para los oídos de la UE

Por J. M. Mulet, el 9 julio, 2021. Categoría(s): ARNi • Master en Biotecnología • Master en Biotecnología vegetal • Master IBMCP • Silenciamiento génico • Tamara Martín ✎ 7

Post escrito por Tamara Martín, alumna del Máster de Biotecnología molecular y celular de plantas.

 

 Querido lector y lectora, antes de comenzar, me gustaría que te posicionaras en una situación hipotética: Imagina que un día como otro cualquiera decides ir al súper a comprar unas cuantas verduras, y cuando llegas, observas que hay escasez de productos frescos. Perplejo/a, decides consultar a algún trabajador/a y te cuenta que están teniendo problemas de abastecimiento debido a que los agricultores están luchando contra un patógeno desconocido que está acabando con los cultivos… Parece apocalíptico e impensable, ¿no? Estamos acostumbrados a tener enormes facilidades para adquirir cualquier producto básico incluso con un simple clic sin salir de casa… Pero… ¿Sabías que anualmente se pierde el 40% de la producción de cultivos básicos como el maíz o el trigo debido a enfermedades producidas por patógenos y plagas? De esta cifra, los virus causan pérdidas anuales de más de 25 mil millones de euros.

Estos datos me recuerdan a la gran crisis que vivimos en España con el virus de la tristeza de los cítricos en 1957, cuando se produjo la muerte de unos 35 millones de naranjos y mandarinos injertados sobre naranjo amargo. Durante muchos años, los científicos trataron de obtener material vegetal libre del virus y gracias a ellos pudimos salvar la citricultura española. Aunque ahora lo contemos como algo que pasó hace mucho tiempo, lo cierto es que el cambio climático puede provocar alteraciones en los patrones de dispersión de las enfermedades y la aparición de otras nuevas, lo que supone una amenaza para la seguridad alimentaria.

Imagen 1: Síntomas observados en un naranjo infectado por el virus de la tristeza de los cítricos (izquierda). Fuente: https://idtools.org/id/citrus/diseases/factsheet.php?name=Tristeza

En nuestro laboratorio, dirigido por Alberto Carbonell, estamos trabajando para poner a punto una herramienta biotecnológica que, entre otras aplicaciones, trata de ayudar a los cultivos a hacer frente a este tipo de enfermedades. Antes de explicarte en qué consiste, permíteme refrescar unos conceptos básicos: El ADN y el ARN. Por un lado, el ADN es la molécula que contiene la información necesaria para el funcionamiento de los seres vivos, y la cual a su vez está ordenada en pequeñas unidades denominadas genes. Sin embargo, la información de cada gen, para poder ser entendida por la maquinaria celular, debe pasar a una molécula intermediaria denominada ARN mensajero (ARNm), la cual contiene la información necesaria para fabricar una proteína que será la encargada de realizar la función. Este proceso, como comprenderás, está finamente controlado en las células, y entre los muchos mecanismos que existen se encuentra el silenciamiento génico.

El silenciamiento génico es un proceso que permite controlar qué genes deben expresarse (dar lugar a ARNm). En esta regulación participan un tipo de molécula de ARN muy particular, el ARN interferente (ARNi), el cual, aunque no contiene información para producir proteínas, es muy similar al ARNm, por lo que pueden interaccionar entre sí uniéndose. Y es aquí donde ocurre la magia, porque cuando interaccionan, el ARNi actúa como una “tijera” molecular que produce la degradación del ARNm, evitando la síntesis de proteínas. ¿No te parece alucinante? Gracias a este proceso la célula puede regular su desarrollo y adaptarse a sus necesidades en cada momento.

Imagen 2: Esquema simplificado del proceso de silenciamiento génico mediado por ARN interferente (ARNi). Dibujo realizado con la herramienta “Biorender”.

Para las plantas el silenciamiento génico se ha convertido en una de las principales defensas que tienen frente a los virus, ya que han sido capaces de desarrollar moléculas de ARNi que pueden reconocerlos inequívocamente y así poder evitar la enfermedad. ¿A que ya no te parece tan simple esa lechuga que te comes en la ensalada? Sin embargo, y desgraciadamente, a veces esta defensa no se da, o al menos no eficientemente para frenar al virus.

Afortunadamente, la ciencia siempre sale a nuestro rescate, y a día de hoy los científicos somos capaces de sintetizar moléculas de ARNi artificiales muy similares y específicas del gen o virus que queremos silenciar, ya que, de no serlo, podríamos atacar a genes que son esenciales para la vida. En concreto, nosotros estamos poniendo a punto una herramienta biotecnológica que consiste en producir grandes cantidades de ARNi y aplicarlas a los cultivos… ¡Usando un simple espray! ¿Quieres saber cómo lo hacemos? Entonces… ¡Sigue leyendo!

Para conseguir la obtención de grandes cantidades de estas moléculas, a día de hoy no existe ninguna máquina que lo haga, al menos de forma económica, pero gracias a la invención del investigador José Antonio Darós éste ya no es un problema. Su laboratorio ha conseguido poner a punto un sistema de producción de ARNi a partir del cultivo de la bacteria Escherichia coli, la cual presenta un metabolismo muy rápido y es capaz de producir grandes cantidades de ARNi en poco tiempo, y, sobre todo, a muy bajo coste.

Actualmente estamos tratando de poner a punto la forma en la que aplicar estas moléculas. Idílicamente, lo más sencillo sería aplicar directamente el ARNi sobre la planta y esperar a que pueda absorberse e incorporarse en sus células. Sin embargo, el ARNi es muy frágil, puede degradarse fácilmente y no ser absorbido por la célula. Por ello, entre nuestras alternativas está el usar nanopartículas, que son unas estructuras microscópicas con una dimensión menor a la de 100 nanómetros sobre las que depositar el ARNi, para así protegerlo y facilitar su entrada al interior celular. Gracias a estas nanopartículas, con un simple espray podríamos obtener “superplantas” resistentes a muchos virus, como, por ejemplo, el virus de la tristeza.

Aunque nos queda mucho camino por recorrer, está claro que, debido a que la esencia de la técnica consiste en la aplicación de ARNis y que su producción a gran escala ya hemos conseguido solventarla, esta tecnología nos permitiría responder de manera rápida y efectiva a la obtención de ARNis frente a nuevos virus. Además de esta importantísima aplicación, esta tecnología puede aportar grandes ventajas económicas en la agricultura ya que además nos permitiría modular el desarrollo de las plantas, como, por ejemplo, el tiempo de floración. Los cítricos y otras leñosas necesitan incluso años para llegar a la madurez, florecer y dar frutos, por lo que poder controlar el tiempo de floración podría incrementar los rendimientos. Pero la mayor ventaja de esta tecnología es que no requiere de la obtención de plantas transgénicas y por tanto podría aplicarse en los países de la UE. Por todas estas razones, la aplicación exógena de ARNis es, sin lugar a dudas, una alternativa sostenible y respetuosa con el medio ambiente que probablemente en unos años esté a un solo “flis” del alcance de nuestros agricultores.

 



7 Comentarios

  1. Tamara dices que: «lo cierto es que el cambio climático puede provocar alteraciones en los patrones de dispersión de las enfermedades y la aparición de otras nuevas». Pero esto es algo que no puedes demostrar de forma cierta (si me respondes citando una fuente, habría que estudiar ese artículo original para ver si, en efecto, el ritmo de aparición de enfermedades nuevas o si sus patrones de dispersión, estuvieran ligados al cambio del clima o si estadisticamente no se puede afirmar que estén ligados).
    Acabo de ver en este blog que el Dr. y catedrático Jose Miguel Mulet Salort ha escrito un libro titulado «Ecologismo real». Tengo ganas de leer este libro para ver cómo critica a los ecologistas. También comprobaré si JM Mulet critica a los abanderados del cambio climático: a aquellos que mencionan de pasada las palabras «cambio climático» en artículos científicos o de divulgación con la intención de obtener/justificar alguna que otra subvención.

    1. Malas noticias Tamara. Mulet escribe en ese libro: «si tu objetivo es salvar a los anfibios, atacando al hongo tendrás más éxito que con una pancarta alertando del cambio climático».
      De todas formas tu entrada es muy buena: sin esa mención al cambio climático yo la valoraría con entre un 8 y un 9 sobre 10. Vuestro trabajo es esperanzador para miles de agricultores y para millones de consumidores. Si en España conseguimos abaratar lo más posible los costes de producción del sector primario (no sólo para que cubran costes) todavía podrá seguir compitiendo con la producción sudamericana, marroquí, etc. y disfrutaríamos de mucha mayor calidad en los consumibles.

      PD I: no recomiendo el libro de Mulet. Para mi gusto, el autor se muestra demasiado blando con la anticiencia que promueven los ecologistas.
      PD II: Menos mal que en Alemania han comprendido que los que plagian, como esa «verde» Annalena Baerbock, no deben dirigir una nación. Un líder no plagia: esto es de cajón.
      PD III: A nivel nacional, la Alianza Verde (dentro de Podemos) y Equo (dentro de Más Madrid) van a seguir dando la brasa del ecologista coñazo, menos mal que la gente ya empieza a virar y a estar un poco hasta el gorro de gente como Garzón (el de IU, no el ex-juez) que dijo nosequé chorrada sobre lo peligroso que era el comer carne. Y, claro, nadie le hizo ni caso.

      1. Creo que en relación al resto de comentarios, Tamara estará encantada de contestarte.
        Sin embargo, me gustaría contestarte a tu PD. III dado que asocias el video de Alberto Garzón con el «peligro» de comer carne, cuando el objetivo del mismo es concienciar de las emisiones de efecto invernadero que se generan a raíz de la industria cárnica.
        En este aspecto, Garzón hace referencia a datos como los proporcionados por la FAO (La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura), según la cual el 14.5% de las emisiones de efecto invernadero derivadas de la actividad humana son causadas por esta industria (te dejo el enlace: http://www.fao.org/3/i3437e/i3437e.pdf).
        Te aconsejaría que antes de hacer comentarios con carga política, te informes. De lo contrario, las «chorradas» las estarás diciendo tú.

    2. Antes que nada, buenas noches, Antonio. Gracias por haber dedicado unos minutos en leer mi post.
      El cambio climático es un hecho indiscutible dentro de la comunidad científica, y digo científica porque algunos altos cargos conocidos del panorama americano (pero con muy poco e incluso nulo conocimiento científico) consideran inexistente esta realidad. Como supongo que sabrás el cambio climático está relacionado con un incremento de las temperaturas y cambios en la pluviosidad. Aunque te parezca inconexo y difícil de creer, esto puede estar muy relacionado con la dispersión de las enfermedades infecciosas, sobre todo aquellas en las que los microorganismos causantes son dispersados por vectores como pueden ser los insectos. Y ojo, no lo digo yo ni ningún “abanderado” del cambio climático, lo dice grandes organizaciones como la Organización Mundial de la Salud. Solo como dato, me gustaría comentarte que estos artrópodos suelen tener un límite inferior y superior de temperaturas en los cuales su ciclo vital se ve favorecido, y éste suele rondar de entre 14-18ºC como límite inferior y 35-40ºC como máximo. El hecho de incrementar la temperatura global de forma anual puede favorecer que su propio patrón de dispersión varíe hacia lugares más favorables para su supervivencia. Y lo mismo ocurre con la humedad. Muchos de estos insectos, como los mosquitos, depositan sus huevos en lugares acuosos. No sé si estarás al tanto de las noticias, pero un ejemplo claro en las variaciones de las precipitaciones pueden observarse en la aparición de fenómenos de lluvias torrenciales e inundaciones en lugares en los que no es habitual verlo, como ha ocurrido recientemente en Alemania. Todo esto provoca que los insectos considerados vectores de enfermedades se muevan dentro del globo, con lo que su dispersión acarrea.
      Como consecuencia, dado que las temperaturas continúan incrementándose, los insectos que acostumbran a habitar regiones con latitudes bajas pueden encontrar nuevos hábitats en latitudes más altas produciendo una expansión geográfica. Un caso particular que me llama la atención, y dejando un momento de lado las plantas, es el relacionado con el vector que trasmite el patógeno Schtosoma japonicum. La enfermedad asociada a este microorganismo ya existía en China previamente en ciertas regiones, pero como consecuencia de que los inviernos se hacen cada vez más cálidos, dicho vector se ha extendido a nuevas áreas incluyendo el norte de China, lo que supone un riesgo potencial que amenaza con la expansión de la enfermedad.
      Volviendo al mundo de las plantitas, que para eso estoy haciendo el máster en Biotecnología Vegetal, no sé si sabes que la industria citrícola está actualmente amenazada por el Huanglobing (HLB), que es una enfermedad bacteriana que afecta a muchas regiones citrícolas del mundo, a excepción del área Mediterránea y Australia/Nueva Zelanda. El problema es que el riesgo de que entre esta enfermedad a España es cada vez mayor ya que uno de los insectos vectores de esta bacteria se está expandiendo por Europa, y en concreto en España, donde ya en Pontevedra en el 2014 se pudo detectar por primera vez y en menos de 7 años ha podido recorrer más de 400 km, acercándose a las plantaciones comerciales del sur de la península Ibérica. Si ya tenemos el vector… ¿Quién nos dice que de aquí a unos años no se extienda la enfermedad?
      Independientemente a todo esto he contado, tienes razón en que las alteraciones en la dispersión de enfermedades es algo difícil de calcular, ya que no solo afecta el cambio climático, que ya te he contado que efectivamente influye, sino que otros factores como la deforestación, la creación de nuevos centros urbanos y la globalización en general pueden repercutir en la dispersión de estos vectores. Además es curioso que todas estas actividades de origen antropogénico también repercuten de forma directa en el incremento del cambio climático… Lo que desde mi punto de vista denota tu contundente comentario no es una crítica a las “carentes” evidencias científicas, sino que considero que es una buena crítica sobre la falta de inversión económica en nuevas investigaciones, que puedan, por ejemplo, recrear modelos matemáticos efectivos sobre la dispersión de estos vectores que nos permita predecir alteraciones asociadas, de forma que nos aporten datos estadísticamente significativos con los que poder “convencerte”.

      Un saludo.

  2. Gracias por el artículo tan claro. Esta parece ser la navaja suiza en la lucha contra las plagas. ¡Felicitaciones! y ánimo con el trabajo duro que seguro queda por delante.

    1. Muchas gracias por haber leído mi post y por su comentario, José Antonio. Queda mucho trabajo aún por delante, pero los resultados obtenidos hasta ahora son muy esperanzadores.

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