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Ciencia

Estudiando un parásito por dentro

La identificación de los genes del sugiere nuevas formas de combate contra la esquistosomiasis y cobra relevancia internacional

DEPTO. BIOQUÍMICA E IMUNOLOGIA / FMRP - USP

Alojados en el intestino, los gusanos ponen huevos que serán liberados con la materia fecal.DEPTO. BIOQUÍMICA E IMUNOLOGIA / FMRP - USP

Tan pronto como iniciaron la colonización de Brasil, los portugueses establecieron la trata regular de esclavos africanos rumbo a la nueva colonia. Y ocultos en las entrañas de los hombres que atravesaban el Atlántico en los almacenes de las naos, arribaron al país unos indeseables pasajeros, que se convertirían en un problema en estas tierras tropicales: eran los gusanos del género Schistosoma, causantes de la esquistosomiasis, una de las más antiguas enfermedades humanas, registrada incluso en las momias egipcias de 5 mil años de antigüedad. Pero, solamente en la actualidad, casi cinco siglos después, se tiene una dimensión precisa de ese desembarco desapercibido: la especie del parásito humano que más prosperó por estas tierras, el Schistosoma mansoni, hallada también en otras partes Sudamérica, el Caribe y África, infecta a alrededor de 10 millones de brasileños.

Tras la diseminación durante las últimas décadas del uso de medicamentos en el combate contra el parásito, que mide medio centímetro de longitud cuando se aloja en el cuerpo humano, se ha reducido a la mitad el riesgo de muerte por esquistosomiasis – que se contrae al entrar en contacto con el agua contaminada con larvas del gusano, y es también conocida en Brasil con el nombre popular en portugués de ‘barriga-d’água’, en razón de la hinchazón que provoca en el abdomen. Pero aun así, la esquistosomiasis sigue siendo común ‘o endémica’ en toda región nordeste del país y en zonas del sudeste, en especial en Minas Gerais, con focos dispersos por casi todo el territorio nacional.

Hasta el mes pasado, el capítulo reservado a Brasil en la historia de la esquistosomiasis podía resumirse de esta manera: hoy nomás. Pero, en un esfuerzo de poco más de dos años, investigadores del proyecto Genoma Schistosoma mansoni, financiado por la FAPESP en el marco de la red ONSA (el consorcio virtual de laboratorios genómicos del estado de São Paulo, según su sigla en inglés), han comenzado ahora a escribir con tinte nacional lo que puede llegar a ser un nuevo capítulo en la trayectoria de la esquistosomiasis – esta vez, con noticias halagüeñas. Los investigadores determinaron en forma integral o parcial las secuencias del 92% de los estimados 14 mil genes del parásito. Por analogía con el material genético de otros organismos secuenciados, descubrieron la función del 45% de los genes de este helminto.

El otro 55% representa secuencias totalmente nuevas – aún no se sabe cuáles proteínas derivan de su acción. “Poco más de la mitad de los genes del parásito nunca había sido identificada en otros organismos”, afirma Sergio Verjovski-Almeida, del Instituto de Química de la Universidad de São Paulo (USP), coordinador del proyecto, presupuestado en un millón dólares, apoyado también por el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq). “Anteriormente se conocían las secuencias completas de 163 genes del gusano únicamente. Elevamos ese número a 510 genes.”

Para alcanzar este índice de informaciones inéditas sobre los genes del parásito de la esquistosomiasis, los científicos generaron 163 mil secuencias parciales de genes activos en los seis principales estadios del ciclo de vida del gusano, desde las formas que viven libremente en agua dulce hasta las que habitan su hospedador intermedio: el caracol, y las que infestan al hombre.

Antes de la publicación de los resultados de la red ONSA había tan solo 16 mil tramos de secuencias expresadas – la sexpressed sequence tags, o etiquetas de secuencias expresadas (ESTs) – del verme de la esquistosomiasis en las bases públicas de datos, un 75% de éstas derivado de la fase adulta del parásito. “Incrementamos más de diez veces dicho número”, celebra Emmanuel Dias Neto, del Instituto de Psiquiatría de la USP, partícipe en el proyecto. Pero esta hazaña debe festejarse por partida doble: es el resultado de la aplicación por parte de los brasileños de un método genuinamente nacional para hallar ESTs, llamado Orestes. Junto a Andrew Simpson, que actualmente trabaja en la oficina de Nueva York del Instituto Ludwig de Investigaciones sobre el Cáncer, Dias Neto es uno de los inventores de este método, que identifica las regiones centrales de los genes expresados, que promueven la formación de proteínas activas en las diferentes etapas analizadas.

Los resultados de este trabajo fueron anunciados el día 15 de septiembre en el marco de una ceremonia realizada en el Palacio dos Bandeirantes, sede de la gobernación paulista, que contó con la presencia de representantes de las universidades públicas del estado, la comunidad científica y autoridades del estado. “La conclusión del trabajo con el Schistosoma mansoni es otro suceso de la ciencia de São Paulo y de Brasil”, dijo el gobernador Geraldo Alckmin. “Somos un ejemplo para la investigación en Sudamérica”, afirmó Carlos Vogt, presidente de la FAPESP, también presente en el evento.

En Brasilia, al día siguiente de la presentación de los resultados, Verjovski, los otros 37 investigadores del Genoma Schistosoma mansoni y la FAPESP tuvieron un reconocimiento público, bajo la forma de un Voto de Aplauso, conferido por el Senado en su sesión del 16 de septiembre. La fecha para la divulgación del trabajo no fue escogida al azar. Precisamente ese día, la versión electrónica de la revista Nature Genetics, uno de los periódicos científicos de mayor prestigio en el mundo, anticipó en su página de Internet el contenido de dos artículos sobre los parásitos causantes de la esquistosomiasis: un texto de diez carillas escrito por los científicos brasileños del Genoma Schistosoma mansoni y otro de nueve páginas redactado por un grupo chino que analizó genes y proteínas del Schistosoma japonicum, la especie del helminto que provoca la enfermedad en Asia. Ambos artículos, elaborados por grupos competidores, se llevaron el principal titular de la portada de la edición impresa de octubre de Nature Genetics.

En el marco del proyecto que compitió con la iniciativa de la red ONSA, investigadores del Centro Nacional del Genoma Humano de China, con sede en Shangai, utilizaron la forma tradicional de búsqueda de ESTs y generaron 43.707 fragmentos de secuencias expresadas (cuatro veces menos que los brasileños) con base en material recolectado tan solo dos estadios de vida del S. japonicum – en tanto, el proyecto de la ONSA trabajó con seis estadios del ciclo del S. mansoni. Pero, aun así, los chinos dicen que sus secuencias se relacionan con 13.131 genes de los 15 mil que, según ellos, constituyen el genoma del S. japonicum. De los genes identificados en el marco del proyecto chino, tan solo el 35% nunca habían sido encontrados antes en otros organismos, al tiempo que en el trabajo brasileño, tal como se verificó, ese índice ascendió al 55%.

Esta cantidad de genes inéditos puede ser producto de que el S. mansoni es un gusano muy antiguo. De acuerdo con cálculos del equipo brasileño, el parásito se diferenció de otras especies de animales multicelulares partiendo de un ancestro común, hace mil millones de años. Así originó un linaje independiente de seres que presentan los costados izquierdo y derecho del cuerpo simétricos, pero no poseen un tracto digestivo ni una cavidad que contenga órganos internos. “El S. mansoni es el más antiguo animal que presente dimorfismo sexual con genes secuenciados”, afirma Verjovski. Esto quiere decir que el macho y la hembra de este verme presentan formas distintas: los ejemplares del sexo masculino son mayores que los del sexo femenino.

La importancia atribuida al artículo de los investigadores paulistas en Nature Genetics evoca otra reciente hazaña de los miembros de la red ONSA. En julio de 2000, éstos llegaron a la portada de la revistaNature , de la cual deriva Nature Genetics, al convertirse en el primer grupo en el mundo en concluir el secuenciamiento íntegro del genoma de una bacteria que ataca a las plantas: la Xylella fastidiosa, causante de la Clorosis Variegada de los Cítricos (CVC), conocida popularmente en Brasil como ‘amarelinho’. La diferencia radica en que ahora, el suceso fue compartido con los chinos, quizá el país emergente que más compite con Brasil en el área genómica.

En dos años, participaron en el Genoma Schistosoma mansoni 37 investigadores y nueve laboratorios de la red ONSA, que generaron resultados de singular relevancia, como lo es el descubrimiento de 46 genes, que en principio pueden ser útiles en la búsqueda de nuevos medicamentos, al margen de otros 28 genes con posibilidades formar parte en una vacuna contra la enfermedad. Para asegurar la protección intelectual de eventuales productos derivados de sus hallazgos, los científicos de la ONSA han formulado una solicitud de patente en Estados Unidos sobre el derecho de uso de mil fragmentos activos del ADN del parásito. Tales retazos de genes pueden ser de gran valía también para crear formas más eficaces de diagnóstico o en la prevención de la esquistosomiasis. “Pretendemos evitar la biopiratería de nuestros datos y establecer sociedades con empresas para poder costear los estudios tendientes al desarrollo de drogas y vacunas”, explica el director científico de la FAPESP, José Fernando Perez. “El genoma del Schistosoma mansoni es una iniciativa de gran impacto social.”

En la actualidad existen indicios de que el medicamento más utilizado contra la esquistosomiasis, llamado praziquantel, está perdiendo su eficacia, principalmente en África, que es el continente más afectado. Aún no existe una vacuna contra la enfermedad, que afecta a 200 millones de personas en 75 países – y es superada únicamente por la malaria, con 300 millones de casos. Los datos sobre el número de muertes ocasionadas por la esquistosomiasis varían enormemente: van de 11 mil a 200 mil decesos anuales, de acuerdo con la Organización Mundial de la Salud (OMS).

Hay también secuelas y deterioro de la calidad de vida asociados con los casos más graves de la enfermedad en alrededor del 10% de los casos. La esquistosomiasis es una afección típica de países o de regiones pobres, que carecen de agua corriente, redes de desagües – es decir, de saneamiento básico -, al margen de no existir campañas educativas capaces de prevenir la contaminación. El hombre elimina con la materia fecal los huevos del gusano, que en aquellos sitios en los que no existe un sistema adecuado de alcantarillado encuentra a su hospedador intermediario, el caracol de agua dulce del género Biomphalaria . Una vez en el interior de dicho molusco, el Schistosoma se reproduce durante unos 30 días, para luego regresar al agua. Una vez en esta fase que se vuelve capaz de infectar al ser humano.

La elaboración de una vacuna contra la esquistosomiasis no es fácil. Es una tarea que demandará entre cinco y diez años, y eso en caso de que alguna línea de investigación muestre ser realmente prometedora. El Instituto Butantan – uno de los centros que participaron en el estudio del genoma del gusano, junto a la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp) y el Instituto Adolfo Lutz – ha probado en ratones secuencias de ADN que podrían actuar como vacuna contra la esquistosomiasis. Con este abordaje los investigadores alteran genes del parásito, posiblemente ligados al desarrollo de la enfermedad. Luego inoculan en los roedores un preparado que contiene genes modificados y los infectan con un elevado número de gusanos.

Hasta el momento el equipo del Butantan ha probado vacunas con ocho genes alterados. Los resultados iniciales con los dos genes se han mostrado razonables y sirven de aliciente como para dar prosecución al trabajo. “Hemos logrado una inmunización de alrededor de un 35%”, dice Luciana Cezar de Cerqueira Leite, del Butantan. “La OMS sostiene que una vacuna con un 45% de eficacia es aceptable”. Pero es necesario aclarar qué significan estos porcentajes. En este caso, una protección del 35% quiere decir que, si los animales inmunizados con las más eficientes candidatas a vacunas de ADN entran en contacto con una población de cien parásitos, serán infectados por 65 parásitos. La inmunización génica logra una reducción de la población de gusanos en el animal, lo que ya de por sí es un avance en el control de la infección, pero no impide el desarrollo de la esquistosomiasis.

Un arsenal inteligente
Algunos genes recientemente identificados del S. mansoni pueden ser útiles para la creación de fármacos, en la medida en que suministran importantes pistas sobre los mecanismos que le permiten al parásito fintar al sistema inmunológico humano y permanecer a salvo en el torrente sanguíneo. Uno de los descubrimientos más interesantes se refiere a un grupo de cuatro genes con funciones similares. Con ellos, las células del gusano fabrican cuatro tipos de compuestos químicos que provocan una reacción alérgica en el organismo humano: las toxinas alergénicas. Curiosamente, cada una de estas toxinas es similar al veneno de distintas especies de avispas.

La síntesis de este arsenal químico activa una respuesta alérgica específica en el sistema inmunológico, que produce anticuerpos contra esas toxinas, pero no orienta su acción contra el propio parásito. Otro descubrimiento de peso: el S. mansoni tiene un gen que se encarga de producir una proteína anticoagulante parecida a una toxina hallada en el veneno de las serpientes. Debido a que no deja que la sangre del individuo contaminado se coagule alrededor del parásito, esta toxina dificulta la identificación del Schistosoma mansoni por parte del sistema de defensas del organismo en el cual se instala. Y funciona por lo tanto como un mecanismo de despiste extra a favor del gusano.

Esta investigación ayuda a dilucidar el mecanismo asociado a la resistencia al praziquantel. Ya se sospechaba que este medicamento actuase sobre los canales de calcio, especies de poros de las células, producidos con base en un gen del parásito que también ya se conocía. La droga lograría con esa acción neutralizar la transmisión de mensajes químicos por entre las células del gusano, dificultando de este modo su crecimiento. Pero, por lo que se desprende de esta investigación, existen otros dos genes capaces de ocasionar la producción de otros canales de calcio que reemplazan a los bloqueados, al margen de mantener la comunicación entre las células del Schistosoma. La pérdida de eficacia del medicamento puede relacionarse con las alteraciones en algunos de estos genes, que llevarían a la producción de canales de calcio levemente diferentes.

Pese a que la equistosomiaisis poco ha frecuentado los noticieros en los últimos años, opacada por otras enfermedades tropicales, como los brotes de dengue en las grandes ciudades, continúa constituyendo un grave problema de salud pública en Brasil. Datos de la Fundación Nacional de Salud (Funasa) muestran que el uso de medicamentos, junto con las tradicionales medidas de control de la población de caracoles del género Biomphalaria y la expansión de los sistemas de alcantarillado han hecho que se reduzca a la mitad el número de muertes ocasionadas por la enfermedad en el territorio nacional. En 1979 se registraban siete muertes por cada millón de habitantes.

En 1999 dicho índice se redujo a tres por millón. En la región nordeste del país, la más afectada por la enfermedad, también se ha verificado una disminución de los decesos del orden del 50% en los últimos 20 años. El problema reside en que el número de muertes por millón de habitantes cayó de doce a seis. Esto quiere decir que el índice de letalidad de la esquistosomiasis en el nordeste del país aún es del doble que la media brasileña.

Así y todo, no se debe por ello pensar que la afección es una llaga exclusiva de los nordestinos brasileños. “No cabe duda de que el uso de medicamentos ha hecho caer la mortalidad asociada a la enfermedad en todo el país”, observa el parasitólogo Paulo Marcos Zech Coelho, coordinador general del Programa Integrado de Esquistosomiasis de la Fundación Oswaldo Cruz (Fiocruz). “Pero la esquistosomiasis se encuentra aún en fase de expansión geográfica en Brasil, y lejos de estar bajo control”.

De acuerdo con Coelho, focos de la enfermedad han sido descubiertos en los últimos años incluso en los estados de la región sur del país, áreas anteriormente libres de este problema. “Es difícil crear una vacuna eficaz contra la enfermedad, pero los datos del genoma del Schistosoma mansoni pueden ayudar al desarrollo de nuevas drogas para el tratamiento de la esquistosomiasis”. Se espera que así el praziquantel deje de ser la única arma contra la enfermedad.

El Proyecto
Genoma Schistosoma mansoni
Modalidad
Programa Genoma – FAPESP
Coordinador
Sergio Verjovski-Almeida – Instituto de Química de la USP
Inversión
US$ 500.000,00 (FAPESP)
US$ 500.000,00 (CNPq)

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