Aplicación de la transcriptómica en el estudio de la respuesta inmune del hospedador y mejora del diagnóstico de la paratuberculosis bovina

La paratuberculosis (PTB) bovina es una enfermedad de distribución mundial causada por Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis (MAP) en la cual la mayor parte de los animales se encuentran infectados de forma subclínica. El diagnóstico de las infecciones subclínicas es una tarea complicada debido a que los animales presentan lesiones histopatológicas focalizadas, y la carga bacteriana y los niveles de anticuerpos producidos son difícilmente detectables. Una buena alternativa al diagnóstico microbiológico y a la detección de anticuerpos frente a MAP, podría ser la detección de marcadores inmunológicos que se producen en el hospedador en respuesta a la infección (biomarcadores). El test de interferón-γ es la prueba inmunológica más comúnmente utilizada basada en la detección de un biomarcador, pero su sensibilidad para el diagnóstico de infecciones subclínicas es solo del 41 %. Por ello, es necesario identificar nuevos biomarcadores asociados a la infección subclínica que permitan la detección de animales infectados en estadios tempranos, antes de que comiencen a eliminar MAP en las heces o a presentar signos clínicos.

Hasta ahora, el conocimiento de la expresión génica que tiene lugar en el tracto gastrointestinal de los animales infectados en respuesta a la infección por MAP era muy limitado, pero gracias al rápido desarrollo de las técnicas de secuenciación masiva de última generación es posible caracterizar de manera más precisa el perfil transcriptómico completo de los tejidos diana de la infección y definir nuevos biomarcadores con fines diagnósticos. Este es uno de los objetivos del proyecto de investigación financiado por el INIA (RTA-2014-00009-CO2).

Para su consecución, se preparó RNA total de muestras de sangre y válvula ileocecal (VIC) de animales infectados de manera natural y se empleó la tecnología de RNA-Seq para identificar genes diferencialmente expresados (DE) en animales con lesiones focales o difusas vs animales control sin signos clínicos detectables. Como era esperable, el número de genes DE era mayor en la VIC que en la sangre y se incrementaba en función de la severidad lesional. El análisis transcriptómico de las muestras de sangre periférica reveló 109 y 207 genes DE en las comparaciones entre animales con lesiones focal o difusa y animales control, respectivamente. En las muestras de VIC, 3189 y 4724 genes estaban DE en los animales con lesiones focales o difusas frente a los animales control. En concreto, el precursor de la intelectina 2 (ITLN2) mostró el mayor incremento de expresión en la VIC de los animales infectados y su localización en células Goblet y Paneth fue confirmada por inmunohistoquímica. En el estudio se identificaron genes desregulados tanto en la VIC como en la sangre de animales infectados independientemente del tipo lesional, que podrían jugar un papel central en la progresión de la enfermedad. Entre estos genes desregulados cabe destacar la interleukina 8 (IL8), la apoliproteina L y la proteína inducible por interferon 27 (IFI27). A partir de los resultados de expresión génica se identificaron también procesos biológicos y rutas metabólicas enriquecidas tras la infección por MAP. Estos resultados han sido publicados recientemente en una revista científica de acceso libre (Scientific Reports –enlace al artículo).

Finalmente, la capacidad diagnóstica de ELISAs basados en la detección de cinco de los biomarcadores identificados en este estudio se ha validado empleando sueros de animales infectados de manera natural por MAP y en estadios distintos de la infección. Los resultados de esta validación se presentarán en el próximo XXIV simposio AVEDILA (Pamplona, 2019).

Este estudio ha sido financiado por el Instituto Nacional de Investigaciones Agrarias (INIA RTA-2014-00009-C02), el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (MICINN RTI2018-094192-R-C22), Fondos Europeos para el Desarrollo Regional (FEDER) y fondos regionales PCTI 2018–2020 (GRUPIN: IDI2018-000237).

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