Un parásito bioluminiscente para estudiar la fase crónica del mal de Chagas

La técnica desarrollada en la London School of Hygiene and Tropical Medicine, de Inglaterra, ha ayudado en la evaluación de la eficacia de medicamentos antichagásicos

Por Karina Toledo

Agência FAPESP – Científicos de la London School of Hygiene and Tropical Medicine, de Inglaterra, crearon una versión genéticamente modificada del parásito causante de la enfermedad de Chagas capaz de emitir luz roja, lo que ha permitido monitorear la infección en ratones incluso cuando se encuentra presente en niveles muy bajos.

Dicha técnica, originalmente desarrollada para ayudar a comprender la afección en su fase crónica, se ha mostrado como una poderosa herramienta para medir la eficacia de drogas antichagásicas.

La presentación del método estuvo a cargo de uno de sus mentores, el profesor de biología molecular John Kelly, en junio, durante la programación de la São Paulo School of Advanced Science on Neglected Diseases Drug Discovery – Focus on Kinetoplastids (SPSAS-ND3).

Dicho evento se realizó en el Laboratorio Nacional de Biociencias (LNBio), en la ciudad de Campinas (São Paulo, Brasil), y contó con el apoyo de la FAPESP.

“Ha sido difícil estudiar la enfermedad en su fase crónica, pues hay en ese momento una carga muy pequeña del parásito Trypanosoma cruzi en el organismo que termina quedando fuera del radar de los métodos tradicionales. En tanto, el límite de detección de esta nueva técnica se ubica entre las 100 y las 100 mil unidades del parásito, por lo cual es sumamente sensible. Teóricamente, podríamos detectar la infección aun cuando la misma estuviese restringida a una sola célula”, explicó Kelly en entrevista a Agência FAPESP.

La enfermedad de Chagas, generalmente transmitida por la picadura del insecto conocido como vinchuca (Triatoma infestans) o por la ingestión de alimentos contaminados, tiene una primera fase aguda que puede ser asintomática o presentar síntomas tales como fiebre, malestar, inflamación y dolor en los ganglios, enrojecimiento, hinchazón de los ojos (signo de Romaña) y crecimiento del hígado y del bazo.

Años después pueden surgir las complicaciones de la fase crónica. La principal es el ensanchamiento de los ventrículos del corazón (una condición que afecta a alrededor del 30% de los pacientes y que suele llevar a la insuficiencia cardíaca) y la dilatación del esófago o el ensanchamiento del colon (que acomete hasta al 10% de los infectados y puede derivar en la pérdida de los movimientos peristálticos y la dificultad de funcionamiento de los esfínteres).

“Uno de los grandes enigmas que los científicos procuran develar es por qué algunas personas sufren síntomas severos en la fase crónica de la enfermedad y otras se muestran prácticamente asintomáticas. Lo que sabemos es que, en todos los casos, la infección por el T. cruzi es para toda la vida. De alguna manera, el parásito logra evitar que el sistema inmunológico lo elimine totalmente. Queda confinado en unas pocas células y, en momentos de inmunodeficiencia, vuelve a proliferar”, dijo el investigador.

Para entender mejor cómo ocurre esto, los científicos ingleses infectaron ratones con el parásito genéticamente modificado para expresar el gen de la enzima luciferasa de luciérnagas.

Pero la gran diferencia de esta investigación consistió en modificar la enzima para que la reacción que catalizó generase una luz en la franja roja del espectro luminoso, que es mejor absorbida por los tejidos corporales y, por ende, aumenta la sensibilidad de la técnica.

A tal fin, el grupo contó con la colaboración del investigador Bruce Branchini, del Connecticut College, de Estados Unidos.

“Al reaccionar con la proteína luciferina, que es su sustrato, la luciferasa normalmente provoca la emisión de luz entre las franjas del verde y del amarillo. Pero la mayor parte de la luz en los tejidos es absorbida por la hemoglobina, que es roja. Es decir, la hemoglobina absorbe todos los colores, excepto el rojo”, explicó Kelly.

Asimismo, añadió el científico, ondas cortas como las de la luz azul o la verde se dispersan más rápido que las de la luz roja, que son mayores.

“Debido a estos dos factores, el método adquirió mayor sensibilidad con la emisión de luz roja”, dijo Kelly.

Los primeros experimentos

Se sometió a los ratones infectados por el parásito modificado a un seguimiento durante 377 días, a sabiendas de que, luego del 70º día, la enfermedad entra en su fase crónica.

“Inicialmente hicimos una serie pruebas para estar seguros de que la modificación genética no tendría ninguna interferencia en la capacidad del parásito de infectar a las células o de reproducirse, pues eso podría sesgar los resultados”, comentó Kelly.

Cuando los investigadores inyectan en los ratones la proteína luciferina, ésta se oxida debido a la acción de la luciferasa y se produce la emisión de luz roja, que es captada con un aparato dotado de una pequeña cámara y conocido como IVIS Spectrum.

Las imágenes generadas no solamente permiten medir la carga parasitaria en cada momento de la infección, sino también saber en cuáles células y órganos se concentran los parásitos.

“Con este método descubrimos que el intestino es el lugar donde el parásito se esconde en la fase crónica. Por algún motivo, el sistema inmunológico logra barrer al T. cruzi de todos los órganos, excepto del intestino, y ahora estamos intentando entender por qué sucede esto”, comentó Kelly.

Al inducir la inmunodeficiencia en los animales mediante administración del quimioterapéutico ciclofosfamida, los científicos observaron que la carga parasitaria volvió a crecer y otros órganos pasaron también a exhibir señales de la infección.

“Como con los métodos tradicionales era imposible detectar la carga parasitaria en la fase crónica de la enfermedad, no lográbamos saber si un determinado medicamento era realmente capaz de promover la cura de la enfermedad o no. Hemos logrado avanzar en ese sentido”, dijo Kelly.

En uno de los experimentos, se compararon los efectos del benzonidazol, que en la actualidad es el patrón oro en el tratamiento de esta enfermedad, y los del posaconazol, al cual se consideraba una gran esperanza para los pacientes, pero que no mostró éxito en los primeros ensayos clínicos.

“Tratamos a los ratones infectados con posaconazol y observamos que la carga parasitaria parecía haber sido eliminada. Sin embargo, cuando indujimos la inmunosupresión con ciclofosfamida, la infección regresó. Esto quiere decir que los animales no estaban curados efectivamente”, dijo Kelly.

El mismo experimento se realizó con el benzonidazol y, luego de la inmunosupresión, se había eliminado incluso la infección en el intestino. “Estos resultados sugieren que el benzonidazol es realmente eficaz para controlar la infección crónica”, dijo el investigador.

A juicio de Kelly, la técnica de bioluminiscencia puede aplicarse para entender también los mecanismos de la infección causada por otras especies de Trypanosoma y por parásitos del género Leishmania.