El nematólogo de UC Riverside recibe el premio del NIH por estudiar las interacciones parásito-huésped

El nematólogo de UC Riverside recibe el premio del NIH por estudiar las interacciones parásito-huésped

Para estudiar cómo evolucionan los parásitos para romper las defensas de sus huéspedes, los Institutos Nacionales de Salud otorgaron al nematólogo de UC Riverside Simon "Niels" Groen un premio de Investigador Destacado de 1,9 millones de dólares.

Los parásitos ascárides infectan a personas, ganado y cultivos. Conocer por qué ciertos gusanos pueden evadir la protección inmune del huésped podría ayudar a prevenir una bomba de tiempo: la eficacia cada vez menor de los pesticidas y antibióticos contra las infecciones.

La resistencia de las bacterias, hongos y parásitos a los medicamentos y pesticidas hace que sea más difícil y a veces imposible tratar infecciones comunes como la neumonía y la tuberculosis en humanos, así como las infestaciones de plagas en los cultivos. Las autoridades sanitarias internacionales advierten que, sin una acción urgente, nos dirigimos hacia un futuro en el que las lesiones e infecciones menores pueden resultar mortales. La producción vegetal y animal también enfrentará obstáculos cada vez mayores.

Cuando los nematodos infectan a humanos, animales o plantas, comienzan a inyectar proteínas de su saliva en las células huésped para suprimir la respuesta inmune. Estos procesos son bastante similares entre los huéspedes, lo que nos permite estudiar las carreras armamentistas coevolutivas entre plantas y gusanos parásitos y sacar conclusiones sobre la evolución de las infecciones por gusanos en humanos”.

Simon “Niels” Groen, nematólogo de UC Riverside

Durante los próximos cinco años, Groen utilizará los fondos para realizar un estudio en dos partes. La primera parte del proyecto estudiará cientos de plantas de tomate y arroz, tanto las cultivadas en granjas como las que crecen en estado silvestre. Estas no son plantas cultivadas artificialmente para lograr inmunidad. Sin embargo, Groen supone que muchos de ellos han desarrollado defensas contra los nematodos infecciosos.

"Estas plantas son un laboratorio natural en el que podemos vincular sus genes y las propiedades químicas de sus raíces con su resistencia a las infecciones por gusanos", dijo Groen.

"Aprenderemos sobre los mecanismos moleculares mediante los cuales las plantas se defienden. Esto incluye la producción de sustancias químicas de defensa, algunas de las cuales podrían usarse como nuevos medicamentos o antibióticos en humanos y ganado", dijo Groen. "Luego podremos compartir esta información con investigadores biomédicos y fitomejoradores".

Este aspecto del proyecto también ayudará a aumentar la seguridad alimentaria, particularmente en partes de África y Asia donde los nematodos son un problema para los agricultores. Se han realizado muchas investigaciones sobre las plagas de insectos en la superficie, pero se han realizado menos investigaciones bajo tierra, donde las infecciones por nematodos afectan cultivos económicamente importantes.

"Los nematodos son la amenaza más devastadora para la soja. En el arroz y los tomates, los nematodos pueden causar pérdidas de rendimiento de hasta el 20%. Esto significa que mucha gente se queda sin alimentos", dijo Groen.

En la segunda parte del proyecto, el equipo de investigación abordará el lado de la ecuación de los nematodos. "¿Cómo evolucionan para romper la resistencia de las plantas?" -Preguntó Groen.

En los tomates, hay un gen, Mi-1, que monitorea el interior de las células vegetales para detectar ataques entrantes. De una manera que aún no se comprende completamente, este gen detecta algo acerca de las infecciones inminentes por nematodos que desencadena una respuesta inmune efectiva.

Mi-1 se descubrió en tomates silvestres en la década de 1940 y desde entonces se ha cultivado en plantas procesadoras de tomates de California para mantener alejados a los nematodos. Groen explicó que este plan de reproducción somete a los nematodos agalladores a una enorme presión de selección natural para superar la resistencia conferida por el gen.

Pero cada vez más agricultores encuentran nematodos en sus cultivos de tomate supuestamente resistentes. "No entendemos cómo rompieron la resistencia. ¿Hay una o varias maneras en que pudieron hacer esto? Vamos a tratar de descubrir cuántas maneras hay de despellejar a un gato desde la perspectiva de un nematodo", dijo Groen.

Gracias a los especialistas de UC Extension, el equipo de Groen podrá comparar los genes de los gusanos recolectados antes de que la resistencia se volviera más común, así como los genes de los gusanos que lograron superar las barreras inmunes de la planta.

Una hipótesis es que cuando el nematodo penetra en la planta, utiliza su saliva para inyectar proteínas que tienen diferentes objetivos en la célula huésped. Cuando Mi-1, que flota en la célula, se encuentra con una de estas proteínas de nematodo, desencadena una respuesta inmune que mata al gusano. Sin embargo, cuando el gusano deja de inyectar esta proteína, Mi-1 no sabe que ha llegado el invasor.

Hay proteínas receptoras como Mi-1 que han evolucionado de manera similar en humanos y monitorean las células para detectar ataques entrantes, así como procesos moleculares adicionales que son similares entre sí en humanos y plantas. Sin embargo, desde una perspectiva ética y logística al estudiar infecciones humanas, tiene sentido comenzar esta investigación con plantas y nematodos.

"Los gusanos son sólo un sistema modelo para estudiar la eliminación de la resistencia. Pero aún podrían ayudarnos a encontrar nuevas soluciones a la resistencia a los pesticidas y antibióticos", afirmó Groen.

Fuentes: