La enfermedad bacteriana del riñón (BKD), una de las principales causas del uso de antibióticos en la fase de agua dulce de la salmonicultura chilena, podría contar en el futuro con una nueva estrategia de prevención. Un equipo de investigadores diseñó mediante herramientas computacionales un candidato a vacuna contra Renibacterium salmoninarum, bacteria responsable de esta patología, dando un primer paso hacia el desarrollo de una vacuna basada en múltiples proteínas y regiones antigénicas del patógeno.
El trabajo, publicado en la revista Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, empleó un enfoque completamente in silico, que combinó genómica comparativa, vacunología reversa, inmunoinformática, modelamiento estructural, acoplamiento molecular y simulaciones de dinámica molecular para identificar los componentes bacterianos con mayor potencial inmunológico. Los resultados corresponden a predicciones computacionales y constituyen una base para futuras validaciones experimentales.
La investigación surge en un contexto en que la BKD continúa representando un importante desafío sanitario para la industria. De acuerdo con datos oficiales citados por los autores, durante 2024 la enfermedad explicó el 9,2% de las mortalidades por patógenos en salmón Atlántico, el 12,1% en salmón coho y el 8,4% en trucha arcoíris. Además, concentró el 51,5% del uso de antimicrobianos asociado a enfermedades durante la etapa de producción en agua dulce.
El estudio fue desarrollado por Jeffrey Araneda, del Laboratorio de Genética e Inmunología Molecular del Instituto de Biología de la Facultad de Ciencias de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (PUCV); Patricio A. Flores-Herrera, del mismo laboratorio y del Centro GEMA – Genómica, Ecología y Medio Ambiente de la Universidad Mayor; Waldo Acevedo, del Laboratorio de Química Biológica del Instituto de Química de la Facultad de Ciencias de la PUCV y del Center for Interdisciplinary Research in Biomedicine, Biotechnology and Well-Being (CID3B) de la misma universidad; Sergio H. Marshall, del Laboratorio de Genética e Inmunología Molecular de la PUCV; y Fernando A. Gómez, del mismo laboratorio.
Diseño racional
Como punto de partida, los investigadores compararon tres genomas completos de R. salmoninarum, constatando un alto nivel de conservación genética entre las cepas disponibles. Sobre esa base analizaron aproximadamente 3.700 proteínas codificadas por el microorganismo e identificaron inicialmente 27 proteínas con potencial antigénico. Tras una serie de filtros relacionados con su localización, antigenicidad y función biológica, la selección se redujo a 17 proteínas para continuar el desarrollo del candidato a vacuna.
Posteriormente, mediante herramientas de inmunoinformática, identificaron 154 epítopos potenciales —las regiones de las proteínas capaces de ser reconocidas por el sistema inmune—, los que fueron depurados según criterios de antigenicidad, toxicidad y similitud con proteínas del salmón. El proceso concluyó con la selección de 60 epítopos agrupados en 26 regiones antigénicas provenientes de 15 proteínas diferentes.
Con esos resultados, el equipo construyó una proteína quimérica multiantigénica y multiepítopo de 439 aminoácidos, que integra doce regiones antigénicas derivadas de proteínas relacionadas con mecanismos de virulencia, sistemas de secreción, captación de hierro, transporte de azúcares y chaperonas bacterianas.
Resultados de las simulaciones
Las simulaciones computacionales indicaron que la proteína diseñada presenta estabilidad estructural, ausencia de toxicidad predicha y regiones antigénicas expuestas que podrían facilitar su reconocimiento por el sistema inmune del salmón Atlántico. Asimismo, los análisis mostraron una interacción favorable con moléculas del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) de clase I y II, responsables de presentar antígenos al sistema inmunológico, además de mantener estabilidad durante una simulación de dinámica molecular de 100 nanosegundos.
Los autores señalan que estos resultados proporcionan una base para futuras validaciones experimentales del candidato y respaldan el uso de metodologías computacionales para apoyar el diseño de nuevas estrategias de vacunación contra la BKD.
Próximo paso
Pese a los resultados obtenidos, los investigadores enfatizan que el trabajo constituye únicamente una etapa inicial del desarrollo. El estudio no evaluó la capacidad del candidato para inducir protección en peces ni reducir la mortalidad o el uso de antibióticos, ya que todas las evaluaciones fueron realizadas mediante modelos computacionales.
En ese contexto, señalan que el siguiente paso será validar experimentalmente el candidato mediante ensayos in vitro e in vivo, además de evaluar su inmunogenicidad y capacidad protectora. También plantean que futuras versiones podrían incorporar adyuvantes para potenciar la respuesta inmune y optimizar la inclusión de epítopos dirigidos a linfocitos T citotóxicos.
El estudio completo, titulado In silico design of a multiantigenic and multiepitope chimeric protein as a vaccine candidate against Renibacterium salmoninarum, puede consultarse en la revista Frontiers in Cellular and Infection Microbiology.
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