En el contexto de EDIGEN, el equipo de profesionales de la Universidad de Chile se encuentra en constante investigación de contenido científico, técnico, normativo y comercial, que constituye la base para la discusión informada a desarrollar en casa mesa de trabajo. Bajo este escenario, se desarrolló una nueva reunión con expertos internacionales en edición e ingeniería genética quienes compartieron los últimos avances en la materia.
La lucha contra el piojo de mar y la búsqueda de una acuicultura más eficiente y sostenible están impulsando una nueva era de investigación genética. Los expertos internacionales se reunieron virtualmente este viernes 25 de julio para discutir cómo la secuenciación de ARN de una sola célula, la edición e ingeniería genética están abriendo caminos prometedores para enfrentar los desafíos actuales de la industria salmonera y más allá. En el encuentro participaron más de 200 representantes de casas genéticas, empresas comerciales, servicios públicos, universidades y entidades relacionadas con la investigación, innovación y acuicultura.
Develando la resistencia al piojo de mar con secuenciación de ARN de una sola célula
En la instancia, la Dra. Sarah Salisbury, destacada académica en acuicultura sostenible de la Universidad de Exeter, Inglaterra, y especialista en ecología evolutiva y genómica aplicada a la acuicultura, ofreció una reveladora charla titulada «Single Cell, Many Insights, Uncovering Gene Candidates for Sea Lice Resistance». Su investigación postdoctoral en el Instituto Roslin ya había demostrado el potencial de la técnica Single Nuclei RNA sequencing para descifrar los mecanismos genéticos y celulares detrás de la resistencia al piojo de mar en salmónidos.
La investigadora enfatizó que tecnologías como la secuenciación de ARN de una sola célula (scRNA-seq) y la secuenciación de ARN de un solo núcleo (snRNA-seq) son herramientas cruciales para identificar genes candidatos que confieran resistencia al piojo de mar en salmones.
Resaltó el creciente costo de los tratamientos para eliminar el piojo de mar en Noruega, señalando que «se están utilizando muchos tratamientos diferentes, y ninguno de ellos es particularmente efectivo».
Ante esta situación, la experta abogó por un cambio de un enfoque reactivo a uno proactivo. «Existe un creciente reconocimiento de que quizás necesitemos pasar de un enfoque reactivo a uno proactivo y aumentar la inmunidad innata del salmón del Atlántico u otras especies de salmón que estamos criando en un entorno acuícola», afirmó. Aunque la resistencia a los piojos de mar es altamente heredable, los métodos tradicionales de mejora genética selectiva no han sido suficientes.
La solución, según la Dra. Salisbury, podría residir en la edición genética, particularmente con la tecnología CRISPR-Cas9. Sin embargo, surge la pregunta fundamental: «¿cómo sabemos qué genes editar?». Aquí es donde un enfoque comparativo interespecífico se vuelve esencial, utilizando la secuenciación de ARN de una sola célula para analizar la expresión génica dentro de células individuales. Esta técnica permite identificar tipos de células y observar la expresión génica diferencial entre tratamientos, siendo especialmente útil en tejidos complejos como la piel del salmón.
Resultados pioneros en la búsqueda de genes de resistencia
La Dra. Salisbury compartió los resultados iniciales de un experimento de desafío de enfermedad con salmones keta, rosado, coho y Atlántico. Un hallazgo significativo fue la presencia de hemoglobina como marcador de glóbulos rojos en todas las especies estudiadas, sugiriendo que las cuatro especies comparten tipos de células similares en su piel.
«En realidad, es un resultado bastante bueno, porque significa que las especies resistentes, el salmón coho y el salmón rosado, no tienen un tipo de célula especial que les permita resistir a los piojos. Tienen los mismos tipos de células que están presentes en nuestras especies susceptibles… Simplemente están usando esas células de una manera diferente», explicó. Determinar esa diferencia podría ofrecer excelentes candidatos para la edición genética.
Además, la investigación sobre la hiperplasia epitelial en el salmón coho reveló que las tres capas de queratinocitos (superficiales, intermedios y basales) desempeñan un papel complementario en la respuesta, y que las células inmunes, especialmente los neutrófilos, también contribuyen. La hipótesis actual de la Dra. Salisbury es que los queratinocitos superficiales actúan como «centinelas», alertando a las células inmunes al sitio de los piojos.
Edición e ingeniería genética: transformando la acuicultura
El Dr. Rex Dunham, profesor e investigador en Genética de Acuicultura de la Universidad de Harvard, EE. UU., y pionero en mejora genética de peces, complementó la discusión con su charla «Gene Editing and Engineering for a Proposal in the Center for Science, Education, Regulation, and Commercialization». En la instancia, el Dr. Dunham enfatizó la necesidad de combinar tecnologías genéticas, tanto «viejas como nuevas», para optimizar los resultados.
El experto destacó cómo la edición genética está cambiando fenotipos de manera positiva en la acuicultura. Un objetivo común es la eliminación o edición de la miostatina, un regulador del crecimiento. Ejemplos incluyen el bagre de canal con miostatina noqueada, que experimenta un aumento del 30-40% en el número de fibras musculares y una tasa de crecimiento más rápida.
En la carpa común, se observa un aumento del 15-20% en el crecimiento, y las tilapias del Nilo con miostatina editada están cerca de la comercialización. Incluso la dorada en Japón ha mostrado un aumento del 16% en el crecimiento y un mayor rendimiento de carne.
Otro avance notable es la edición de la proteína morfogénica ósea 6 (BMP6) en la carpa cruciana, que redujo significativamente los huesos intramusculares y, según se afirma, aumentó la tasa de crecimiento. En un ejemplo sorprendente, la eliminación del gen TPH2 en Medaka (responsable de sintetizar la serotonina) resultó en peces más «relajados», menos agresivos y más sociables.
El Dr. Dunham subrayó la estrecha relación entre la ingeniería y la edición genética. Mencionó el éxito de la inserción de transgenes de hormona del crecimiento, que ha incrementado el crecimiento entre un 50% y un 100%, e incluso hasta 30 veces más rápido en algunos casos. Estos transgénicos también mejoran la eficiencia en la conversión alimenticia y el apetito, además de aumentar el porcentaje de proteína y reducir la grasa en los peces. Curiosamente, en la tilapia del Nilo, los transgénicos con GH tuvieron un efecto más dramático en las hembras, eliminando el dimorfismo sexual en el peso corporal.
Aunque los salmones transgénicos con hormona del crecimiento mostraron mayor sensibilidad a Vibrio, el Dr. Dunham señaló un fuerte efecto familiar, lo que sugiere que algunas familias mantienen o incluso mejoran su resistencia. En cuanto a la resistencia a enfermedades, la inserción de transgenes del gen de la proteína antimicrobiana ha sido exitosa, con ejemplos en la trucha arcoíris mostrando una mayor resistencia bacteriana y viral.
Aceptación pública y el camino hacia adelante
Un punto crucial abordado por el Dr. Dunham fue la aceptación pública de estos enfoques moleculares. Recomendó enfocarse en rasgos valiosos para los consumidores, como la alteración de los niveles de ácidos grasos omega-3 por sus beneficios para la salud humana. Reflexionó sobre la percepción pública, donde la edición genética es vista como menos riesgosa que los transgénicos, aunque esto es principalmente teórico. Atribuyó gran parte de esta desinformación a un problema global en la educación pública sobre biología y genética.
En cuanto al riesgo ambiental, el Dr. Dunham afirmó que los peces transgénicos o editados genéticamente son «mucho menos aptos en un entorno de tipo natural» en comparación con los peces silvestres, lo que sugiere que serían eliminados. Concluyó que el futuro de la acuicultura radica en la combinación de diversos programas de mejora genética, destacando estudios preliminares con el bagre que indican que la hibridación interespecífica, la edición genética y la ingeniería genética juntas producen el mejor mejoramiento genético general.
Perspectivas desde Chile: preparados para el futuro genético
El Dr. José Manuel Yáñez, decano de la Facultad de Ciencias Veterinarias y Pecuarias (Favet) de la Universidad de Chile y director de la iniciativa EDIGEN, enfatizó la importancia del mensaje recibido en el encuentro. A pesar de las restricciones actuales en Europa para la comercialización de productos editados genéticamente, los avances significan que «quizás podamos tener en un futuro cercano algunas puertas abiertas para comercializar o llevar esos productos al mercado, así que tenemos que estar preparados para ello», manifestó.
El objetivo principal de EDIGEN es discutir estos temas e informar a la comunidad acuícola chilena para que esté preparada para las futuras tecnologías. «Esta es una técnica muy poderosa, y tal vez sea solo cuestión de tiempo que podamos desplegar todo este conocimiento en aplicaciones prácticas. Y para estar preparados, es muy importante educarse en el tema», concluyó Yáñez.
Estos encuentros internacionales subrayan la urgencia y el potencial de la genética para transformar la acuicultura, ofreciendo soluciones innovadoras para desafíos como el piojo de mar y sentando las bases para una producción de alimentos marinos más eficiente y sostenible a nivel global.
