La apuesta chileno-argentina para descifrar los secretos de los birnavirus
La alianza intra-disciplinaria busca dar respuestas sobre los mecanismos de interacción proteica y de transcripción viral de los birnavirus como el IPN en salmón. Se descubrirán mejores soluciones.
Published
Investigadores de Chile y Argentina estudian cómo interactúan proteínas virales y ARN durante la replicación de virus que afectan a peces y aves. El objetivo es comprender mecanismos fundamentales que podrían abrir nuevas rutas para el diagnóstico, control y prevención de enfermedades relevantes para la acuicultura. En este contexto, el IPNV (Virus de la Necrosis Pancreática Infecciosa) es uno de los virus más presentes en la salmonicultura a nivel mundial causando un alto impacto económico y sanitario en la industria del salmón. Sin embargo, a nivel de la investigación molecular de este virus existe aún un gran trecho que recorrer, como la interacción específica entre sus proteínas y el genoma de ARN durante el ciclo replicativo, lo que limita el desarrollo de estrategias más específicas y eficaces para el control del virus, más allá del enfoque tradicional en diagnóstico y vacunas inactivadas.
Preguntas sin respuestas
El desarrollo de este conocimiento no conoce de fronteras. El grupo de científicos conformado por los chilenos Andrea Rivas Aravena, PhD e investigadora asociada de la Universidad de San Sebastián en la Escuela de Bioquímica, y Simón David Poblete Fuentes, PhD y profesor auxiliar de la Universidad de San Sebastián e investigador asociado a la Fundación Ciencia & Vida, y la viróloga argentina Laura Delgui, Investigadora Independiente de CONICET, de la Universidad Nacional de Cuyo (Mendoza, Argentina), aúnan experiencias y especialidades en virología y modelamiento computacional para comprender los fenómenos moleculares y físicos de estos virus, combinando enfoques teóricos y experimentales para generar conocimiento que permita desarrollar soluciones específicas contra patógenos que afectan la acuicultura.
Así, este trabajo conjunto apunto a esclarecer las interrogantes fundamentales que aún persisten sobre su funcionamiento, de hecho, “ni siquiera se conoce el receptor del virus IPN en la célula”, comentó la viróloga Andrea Rivas. Para la investigadora, esta brecha evidencia la necesidad de profundizar en aspectos básicos de la biología molecular del patógeno, especialmente en los mecanismos que regulan su replicación y propagación dentro del hospedador.
Sin Aduanas
Los estudios de la Dra. Delgui en IBDV- por sus siglas en inglés, Infectious Bursal Disease Virus -, especie reconocida por afectar principalmente a la industria avícola, coincidieron con los intereses científicos del Dr. Poblete, quien posteriormente se sumó el trabajo de la Dra. Rivas en IPNV, de la misma familia viral birnaviridea, con los que mantienen grandes similitudes. De acuerdo con el Dr. Poblete, las líneas de investigación de ambas virólogas comparten aspectos fundamentales y metodológicos, los que, dadas sus particularidades biológicas y ecológicas de cada virus, obligan a adaptar y especificar los estudios para comprender a fondo su biología molecular, rol que comparte el académico desde su área.
Esta colaboración se basa en afinidades y paralelismos en las investigaciones sobre virus que afectan especies de importancia económica, combinando distintas perspectivas para fortalecer el estudio de estos virus. “Somos países con pocos fondos dedicados a hacer investigación. Reforzar estas interacciones entre países afectados por virus que afectan nuestras industrias, es sumamente importante para fortalecer la investigación en conjunto", destacó Rivas.
¿Qué buscan descubrir?
El equipo busca comprender detalladamente la interacción entre las proteínas virales y el ARN durante el ciclo de replicación de virus que afectan a distintas especies, como salmones y pollos. En particular, el conjunto chileno investiga el rol de la proteína viral VP3, la que interactúa con el genoma de ARN de doble hebra de IPNV para protegerlo de la detección por parte del sistema inmune innato de la célula, un mecanismo clave para el éxito infectivo del virus. Esta comprensión básica es fundamental para identificar posibles blancos moleculares que permitan desarrollar estrategias antivirales más específicas y efectivas que las vacunas tradicionales, las cuales suelen ser generales y poco dirigidas
“Entender cómo es la interacción de esta proteína con el genoma durante todo el ciclo replicativo, podría ayudar a comprender cómo modificar la interacción con el RNA y hacerlo más susceptible a la respuesta inmune innata tipo interferón desarrollando alguna alternativa que pueda interferir con esa unión e interferir con el ciclo replicativo”, explicó Rivas.
Dentro de la investigación, la Dra. Rivas se encuentra enfocada en los estudios en torno a la morfogénesis viral, es decir, cómo el genoma se encapsida dentro de la partícula viral, cómo madura esta partícula y se genera un virus infeccioso. Por otro lado, la Dra. Delgui se interesa más en la formación de factorías virales en células de pollo, estructura que no ha sido demostrada en IPNV aún; y. A pesar de estas diferencias, ambos buscan respuestas sobre la interacción entre proteínas y ARN, que les permita avanzar en sus respectivas líneas de investigación.
Desde el punto de vista más teórico y computacional, el Dr. Simón Poblete se enfoca en modelar estas interacciones a diferentes escalas, desde detalles moleculares hasta aspectos físicos como la rigidez y conformación del ARN, lo que también puede revelar potenciales estrategias para interferir en la replicación viral. "No estamos explorando por explorar. Tenemos dos virus concretos y problemas concretos", comentó Poblete. El investigador explica que la historia de la virología demuestra cómo preguntas aparentemente básicas pueden terminar generando aplicaciones concretas años después. Como ejemplo, menciona investigaciones realizadas en VIH que permitieron comprender propiedades físicas de la cápside viral y posteriormente desarrollar compuestos capaces de interferir con etapas clave de la infección. Bajo esa misma lógica, el equipo espera que una comprensión más profunda de los birnavirus pueda abrir nuevas oportunidades para el desarrollo de herramientas de control específicas en el futuro.
Del wetlab a la simulación computacional
El proyecto combina aproximaciones experimentales y computacionales. Mientras el equipo liderado por la Dra. Andrea Rivas estudia los procesos biológicos asociados, el Dr. Poblete aporta herramientas de modelación molecular capaces de observar fenómenos que resultan extremadamente difíciles de analizar de manera directa. El investigador destacó que su trabajo permite explorar fenómenos a diferentes escalas, desde niveles microscópicos hasta mesoscópicos, para investigar la rigidez y la interacción del ARN con proteínas durante la replicación viral.
Una de las estrategias utilizadas corresponde a los llamados modelos "coarse grain" o de grano grueso, una metodología que simplifica sistemas biológicos extremadamente complejos para hacer posible su estudio computacional. En lugar de representar cada átomo individualmente, estos modelos agrupan conjuntos de átomos en unidades más simples, reduciendo drásticamente la complejidad de los cálculos, pudiendo de esta forma analizar fenómenos altamente complejos, como el empaquetamiento del material genético viral o la interacción simultánea con múltiples proteínas, por ejemplo.
Según Poblete, el valor de estas herramientas trasciende incluso a los birnavirus. Si los modelos logran reproducir adecuadamente los procesos observados experimentalmente, "si logramos que estas herramientas funcionen, podrían servir para estudiar muchos otros virus", señaló el investigador. En ese escenario, los avances generados a partir de IPNV e IBDV podrían contribuir no solo al conocimiento de patógenos relevantes para la acuicultura y la avicultura, sino también al desarrollo de nuevas metodologías aplicables a la investigación virológica en general.
Más allá de las vacunas
Los brotes de IPN, así como los de otras enfermedades de importancia como el PRV, han sido abordados históricamente de manera reactiva por parte de la industria, enfocándose principalmente en el desarrollo de vacunas y en métodos de detección. Rivas explicó que "existen limitados estudios fundamentales que integren y expliquen el virus y sus mecanismos”. Con conocimiento básico profundo del ciclo replicativo del virus se pueden diseñar estrategias más eficaces y concretas, que implica que la investigación debe ser fundamental para entender la biología molecular del virus y poder desarrollar métodos diagnósticos más confiables y terapias efectivas.
Según la académica, cuando se desconoce el funcionamiento íntimo de un patógeno resulta más difícil interpretar comportamientos inesperados, anticipar cambios epidemiológicos o comprender por qué determinadas estrategias sanitarias pierden efectividad con el tiempo. Y es aquí donde radica el potencial de este tipo de investigaciones. Al identificar cómo interactúan proteínas virales específicas con el ARN durante la replicación, los científicos podrían descubrir vulnerabilidades que hoy permanecen ocultas.
Aplicaciones productivas
Más allá de los resultados específicos que pueda generar este proyecto, los investigadores sostuvieron que su principal aporte radica en fortalecer una línea de conocimiento que históricamente ha recibido menos atención dentro de la sanidad acuícola: la comprensión fundamental de los patógenos virales. Para el Dr. Simón Poblete, la relación entre ciencia básica y aplicaciones productivas es mucho más directa de lo que suele percibirse. "Cuando uno entiende algo lo puede controlar o lo puede destruir. Si yo no entiendo algo, no lo puedo controlar ni lo puedo destruir", afirmó. En ese sentido, explica que conocer en detalle cómo se replica un virus, cómo interactúa con las células y cuáles son los mecanismos que utiliza para propagarse constituye la base sobre la cual posteriormente pueden desarrollarse nuevas estrategias de control, tratamientos o herramientas diagnósticas.
De esta misma manera, ambos investigadores consideran que el conocimiento desarrollado durante este proyecto podría aplicarse a otros patógenos relevantes para la salmonicultura, como PRV (Piscine orthoreovirus), asociado a la inflamación del músculo esquelético y cardíaco (HSMI), cuya investigación ha sido históricamente complicada debido a la ausencia de sistemas de cultivo para su estudio en laboratorio. Según Andrea Rivas, PRV representa una de las próximas fronteras para la virología acuícola, mientras que para Poblete constituye una evolución natural de los modelos computacionales que actualmente están desarrollando para los birnavirus.
Los avances y desarrollo de soluciones sanitarias sobre patógenos de importancia productiva requieren una inversión sostenida en ciencia. En ese contexto, destacaron el rol que cumplen los programas de doctorado y postdoctorado en la generación de nuevo conocimiento. Según explicaron, gran parte de la investigación que permite comprender enfermedades emergentes, desarrollar metodologías innovadoras o identificar futuros blancos terapéuticos depende del trabajo realizado por jóvenes científicos en formación. Para el equipo, fortalecer ese ecosistema resulta tan importante como financiar equipamiento o infraestructura, especialmente en un país donde la salmonicultura enfrenta desafíos sanitarios cada vez más complejos.
Junto a esas proyecciones, el equipo espera profundizar particularmente en aspectos relacionados con la morfogénesis viral, es decir, el proceso mediante el cual se ensamblan nuevas partículas infecciosas dentro de la célula, lo que permitiría construir una visión mucho más completa del ciclo replicativo de los birnavirus, lo que se vuelve una herramienta estratégica para anticiparse a futuros problemas sanitarios. "La salmonicultura es súper reactiva", advierte Rivas, por lo que fortalecer la investigación básica no solo permitiría responder preguntas científicas pendientes, sino también avanzar hacia una industria más preventiva, resiliente y preparada para enfrentar los desafíos sanitarios que puedan surgir en el futuro.
