Por: NovoBind*
NovoBind es una empresa de agrobiotecnología que usa nanocuerpos (llamados NBX) para atacar y neutralizar virus y bacterias que afectan la acuicultura, el ganado y a los animales domésticos. A diferencia de los antimicrobianos tradicionales, interrumpen la interacción patógeno-huésped sin matar al patógeno, reduciendo en gran medida la presión selectiva, limitando así la selección de patógenos resistentes y manteniendo el equilibrio en los microbiomas.
En el 2013, la producción camaronera en México se desplomó más del 55%. Las mortalidades comenzaron en los tres estados líderes en la producción camaronera, Nayarit, Sinaloa y Sonora. En ese entonces, se desconocía la causa de la enfermedad, pero su impacto fue dramático y prolongado. Esta historia es familiar para muchos acuicultores y desafortunadamente ocurre con frecuencia.
Antimicrobianos tradicionales se emplean frecuentemente, y en exceso, en el cultivo de camarón. Muchos de ellos tienen efectos de amplio espectro que alteran la microbiota natural, provocando la proliferación de otros organismos patógenos. Su uso continuo también ha acelerado la selección de microbios mejor adaptados con mayor resistencia a los antimicrobianos, los temidos “supermicrobios”.
NovoBind es una empresa de agrobiotecnología que utiliza nanocuerpos para atacar y neutralizar virus y bacterias que afectan la acuicultura, el ganado y a los animales domésticos. A diferencia de los antimicrobianos tradicionales, los nanocuerpos de NovoBind (llamados NBX) interrumpen la interacción patógeno-huésped sin matar al patógeno, reduciendo en gran medida la presión selectiva, limitando así la selección de patógenos resistentes y manteniendo el equilibrio en los microbiomas.
NBX: una idea innovadora
Las enfermedades que afectan la acuicultura son costosas. Por ejemplo, la enfermedad bacteriana de necrosis hepatopancreática aguda (AHPND, por sus siglas en inglés), causada por Vibrio parahaemolyticus, no solo diezmó la producción de camarón en México, sino que también resultó en pérdidas colectivas superiores a los 43 mil millones de dólares en México y Asia. Actualmente, las pérdidas anuales ascienden a más de 7 mil millones de dólares.
Otra enfermedad que ha producido inmensas pérdidas económicas es el síndrome de la mancha blanca, causado por el virus WSSV (por sus siglas en inglés), uno de los virus más letales y prevalentes que infectan al camarón, con un costo proyectado de 2 mil millones de dólares en pérdidas anuales globales para el 2025.
Si bien los antimicrobianos se han empleado para el manejo de estas y otras enfermedades, no se han implementado con éxito tratamientos de cura o prevención. Por el contrario, el uso excesivo de antimicrobianos para tratar enfermedades bacterianas ha provocado el surgimiento de cepas resistentes, como es el caso de cepas de V. parahaemolyticus resistentes a la tetraciclina en México.
A pesar de ello, la AHPND es la enfermedad bacteriana más frecuentemente tratada con antibióticos en Sonora. Es indudable de que una nueva generación de antimicrobianos es necesaria.
Los NBX son fragmentos de dominio único derivados de la región de unión de un tipo particular de anticuerpo que se encuentra en camélidos (por ejemplo, llamas) y tiburones. Los anticuerpos convencionales y los NBX pueden unirse específicamente a un antígeno. Sin embargo, los NBX son de ~10 a 12 veces más pequeños que los anticuerpos tradicionales, pudiendo alcanzar sitios previamente inaccesibles en el patógeno.
Además, los NBX son específicos, uniéndose a factores de virulencia determinados, incluyendo aquellos que permiten motilidad, colonización e invasión o aquellos que se liberan al medio. Debido a que los NBX interrumpen la interacción huésped-patógeno, limitan la capacidad del patógeno para colonizar e interactuar con el huésped, lo que reduce el riesgo de nuevos brotes.
Los NBX son químicamente estables, manteniendo su estructura y funcionalidad a varias temperaturas, pH y niveles de salinidad. Por lo tanto, se pueden agregar fácilmente al alimento o al agua ya que se acoplan a las formulaciones de alimentos existentes y a las condiciones de las piscinas con bajo o nulo costo adicional.
Producción económica de NBX
La síntesis y selección de NBX sigue un diseño de embudo. Después de inmunizar llamas con los factores de virulencia del patógeno purificado, se emplea un test exploratorio in vitro (tecnología de visualización de fagos) para identificar los NBX que se unen a los factores de virulencia. Luego, estos se estudian para determinar su expresión, fuerza de unión al antígeno, estabilidad en el tracto digestivo y habilidad para prevenir la función del patógeno.
Los NBX que cumplen con nuestras especificaciones se rediseñan (de ser necesario) y se examinan nuevamente en función de biodisponibilidad, aplicación y consideraciones ambientales. Finalmente, los mejores NBX se combinan y se incorporan al alimento o al agua de los animales a ser tratados.
Dos de las varias plataformas que NovoBind están explorando para producir NBX son levadura y probióticos.
La levadura Pichia pastoris se usa para sintetizar y secretar NBX en grandes cantidades al medio extracelular. El medio libre de levadura se liofiliza y se recolecta como un polvo rico en proteínas que se microencapsula con un material económico (por ejemplo, lípidos) para protegerlo durante la producción de alimento y para proporcionar una liberación lenta del contenido en la región intestinal, reduciendo el número de dosis y reduciendo así costos.
Bacillus subtilis es un probiótico empleado muy comúnmente para mejorar la salud del camarón y la calidad del agua. NovoBind integra los genes de NBX en el ADN de B. subtilis para que el probiótico pueda sintetizarlos y secretarlos. B. subtilis naturalmente forma esporas cuando el ambiente es desfavorable, protegiendo al probiótico de altas temperaturas y niveles de pH ácidos.
Este mecanismo de defensa provee un doble beneficio:
1) Permite que las bacterias sobrevivan a la acidez estomacal y germinen en el intestino (microencapsulación no es necesaria) y
2) Facilita la inclusión de la bacteria en procesos industriales, haciendo que este probiótico sea un aditivo alimentario rentable.
Poniendo a prueba los NBX
Diseñamos NBX para la toxina binaria PirABVP, responsable de las infecciones de AHPND en camarón blanco del Pacífico (Litopenaeus vannamei). Esta toxina, producida por V. parahaemolyticus y otras bacterias relacionadas, induce un daño significativo al hepatopáncreas, provocando anorexia, necrosis y muerte.
Seleccionamos NBX basados en la fuerza de unión a PirAVP o PirBVP y a su estabilidad relativa en los fluidos intestinales. Los NBXs seleccionados fueron puestos a prueba en experimentos de inmersión por 24 horas para determinar su habilidad de reducir la mortalidad en el camarón.
Obtuvimos resultados alentadores en los que nuestros NBX, NBX-PA1 y NBX-PB1, redujeron significativamente la mortalidad causada por APHND, demostrando su tremendo potencial de protección contra esta enfermedad.
Al momento, continuamos trabajando en la validación de NBX y probióticos secretores de NBX a nivel comercial, ya sea como aditivos alimentarios o para su aplicación en agua de criaderos y piscinas de engorde. De igual manera, estamos desarrollando plataformas de prueba para nuestros NBX contra WSSV.
Nuestra visión para el futuro
Nos motiva el saber que nuestro trabajo puede ayudar a que los acuicultores aseguren e incrementen sus ingresos, al tiempo que satisfacen la demanda creciente de alimentos. Nuestras soluciones antimicrobianas específicas tienen el potencial de prevenir enfermedades, mejorar la salud animal, reducir las pérdidas económicas y proteger a los consumidores al evitar que patógenos peligrosos entren en el suministro de alimentos.
Nuestra tecnología patentada permitirá a empresas de salud animal y aditivos alimentarios crear productos únicos, manteniendo un costo de producción atractivo. De esta manera, los productores de alimentos, valiéndose de nuestras bioherramientas, estarían en capacidad de enfrentar enfermedades devastadoras, ofreciendo a los consumidores productos alimenticios libres de antibióticos o criados de manera sustentable.
¿Está interesado en ser parte de la próxima revolución antimicrobiana sostenible? Contáctenos en www.NovoBind.com. Colaborando podemos construir un futuro mejor.
Las referencias y fuentes consultadas por el autor en la elaboración de este artículo están disponibles bajo petición previa a nuestra redacción.
