por Almudena Crooke

La malaria es una enfermedad producida, en humanos, por cuatro especies de parásitos del género Plasmodium: P. falciparum, P. vivax, P. ovale y P. malariae, siendo la forma más severa la causada por P. falciparum. Este parásito, se transmite al hombre por la picadura de mosquitos del género Anopheles. El ciclo biológico comienza con la picadura de un mosquito hembra al hospedador (el hombre), que inocula los esporozoitos de Plasmodium en la saliva. A continuación, pasan a las células hepáticas donde se diferencian en esquizontes que a su vez producen merozoitos los cuales, a los 6 ó 9 días de la inoculación penetran en los eritrocitos donde van a diferenciarse hasta destruir el eritrocito. Al tiempo, algunos de los merozoitos eritrocíticos, se convierten antes en gamontes masculinos y femeninos que continuarán su ciclo cuando otro mosquito vuelva a picar al hospedador, de forma que estos llegarán al intestino del mosquito donde se convierten en gametos sexualmente diferenciados. En el caso de gamontes masculinos por cada uno se forman 4 u 8 gametos masculinos, que fecundarán a los femeninos dando lugar a un zigote ovoide acintado (oocineto), que penetra en el interior de las células epiteliales del intestino del mosquito donde el núcleo sufre meiosis, se rodea de una fina capa de células del hospedador dando el ooquiste en el que se desarrollaran los esporozoitos que rompen el quiste y por la hemolinfa alcanzan las glándulas salivares del mosquito donde quedan preparados para ser inoculados al hombre con una picadura.

Observación al microscopio de sangre de un enfermo de paludismo mostrando una infección multiple de los eritrocitos por Plasmodium falciparum en fase de anillo (trofozoitos).

Mediante este complejo ciclo biológico, la malaria es responsable de 100 millones de casos clínicos y de 1 a 2 millones de muertos cada año. Se produce principalmente en los habitantes de los trópicos, donde por su añadido bajo poder económico (que impide llevar a cabo canalizaciones y otras obras que acabarían con las aguas estancadas) y por condiciones ambientales (como las temperaturas entre 20 y 30ºC, la humedad, etc.) se convierten en un ambiente ideal para el desarrollo del mosquito. Pero hay una serie de razones, como el cambio climático que se esta produciendo en el mundo y la tendencia a viajar cada vez mas a estos paises que convierten la malaria en un problema que amenaza con dispersarse a otros lugares en los que se había erradicado la malaria. Por ello se han venido desarrollando medidas de control de la enfermedad, que iban dirigidas a eliminar el vector o a eliminar el parásito, basado casi exclusivamente en insecticidas y agentes quimioterápicos respectivamente. El problema del uso continuado de estas sustancias ha provocado la aparición de resistencias frente a ellos, por lo que no son totalmente útiles para el control de la malaria. Ante esto cabe plantearse nuevas formas para llevar a cabo ese control, que coincide con el desarrollo de herramientas de biología molecular como es el proyecto genoma de P. falciparum que comenzó hace dos años, y que en la actualidad ha alcanzado las secuencias completas de los cromosomas 2 y 3 de los 14 que tiene el parásito. Los cromosomas y genes de Plasmodium presentan alta frecuencia de regiones con secuencias ricas en A+T que facilitan la recombinación entre ellas y son responsables de la altísima variabilidad antigénica de este parásito lo que a su vez explica que las vacunas desarrolladas frente a la malaria no sean totalmente eficaces: el parásito "escapa" a la respuesta inmune de las vacunas porque reordena las secuencias de proteínas que son reconocidas por anticuerpos neutralizantes producidos por la inoculación vacunal. Es por esto por lo que se han buscado nuevas formas para controlar la malaria. Así, se han comenzado a hacer los llamados "knock-out" o interrupción de genes. Esta técnica consiste en interrumpir un determinado gen, con el fin de que no se pueda expresar y de esta forma se puede estudiar directamente la importancia que tiene un gen determinado para la biología del Plasmodium. Esta estrategia permitirá encontrar nuevas dianas terapéuticas.

Esquema del sistema de interrupción de genes (knock-out) mediante recombinación homóloga.

Los genes objeto de estudio que se van a interrumpir, deben tener baja variabilidad (para en caso de que sean diana terapéutica no tengan el mismo problema que las vacunas contra las proteínas de la superficie del parásito) y que no sean homólogos a los genes humanos (para que cualquier tratamiento específico no afecte también al gen humano). El gen en cuestión es interrumpido haciendo un vector de ADN que presenta dicho gen, que obtenemos por la técnica del PCR ó Reacción en Cadena de la Polimerasa a partir de ADN extraído del parásito, y un marcador de selección introducido en el medio de este gen obtenido por PCR. Este vector se introduce en el parásito por electroporación y dentro del mismo, por recombinación homóloga, el gen original del cromosoma es sustituido por el gen del vector que está interrumpido por ese marcador de selección. En el caso de los knock-out de Plasmodium se usa un marcador que confiere resistencia a pirimetamina, de forma que en un medio de cultivo con piremetamina sólo sobrevivirán los parásitos que tengan el gen interrumpido.

En el laboratorio, la ingeniería genética y la modificación de la dotación genómica de organismos servirá, en general, para dar un paso más en la lucha contra las dolencias endémicas infecciosas, y en particular para combatir la enfermedad de mayor incidencia en los países más pobres del planeta: la malaria.

 

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