Gusanos fabrican veneno de arañas ponzoñosas

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Investigadores de los institutos Nanobiotec y Malbrán trabajaron con especies autóctonas de lepidópteros, como Spodoptera frugiperda y Rachiplusia nu, que constituyen importantes plagas agrícolas en América. Las hicieron producir esfingomielinasa D, una poderosa toxina que, en mordeduras de la vulgarmente conocida como araña del rincón, es responsable de las lesiones necróticas de la piel, así como de su letalidad. Las larvas de insectos constituyen una atractiva plataforma biotecnológica para producir antivenenos a escala industrial, dado su bajo costo y alta eficiencia.

Los accidentes causados por animales ponzoñosos constituyen un serio problema para la salud pública global y afecta vastas zonas de América Latina, Sur y Sudeste Asiático, África subsahariana y Oceanía. En particular, en la Argentina anualmente se registran accidentes y muertes por envenenamientos por mordedura o picadura de serpientes, escorpiones y arañas, entre otros. Los animales ponzoñosos han desarrollado evolutivamente venenos altamente peligrosos, en general compuestos por mezclas complejas. Uno de los venenos mejor caracterizado y más potente es el de la araña del rincón (Loxosceles laeta) que abunda en países como Chile y la Argentina. En la mayor parte de los casos la picadura evoluciona hacia la forma clínica denominada loxoscelismo cutáneo, caracterizada por lesiones necróticas en la piel dentro de las 24-36 horas de producido el accidente.

Ahora bien, en una fracción menor de casos la picadura evoluciona hacia una forma clínica más grave denominada loxoscelismo cutáneo visceral, caracterizada por hemólisis intravascular y coagulación intravascular diseminada (CID) dentro de los primeros dos días posteriores a la mordedura, que presenta una mortalidad cercana al 17% de los casos.

Existen dos tipos de tratamiento frente a un accidente, inespecífico y específico. El primero se basa en asegurar la asepsia en el área de la lesión, aporte de analgésicos, corticoides y cámara hiperbárica, entre otros. El tratamiento específico, por su parte, consiste en la aplicación parenteral de antivenenos, preferentemente dentro de las primeras 12 horas de producido el accidente, con el objetivo de neutralizar la acción de las toxinas del veneno.

La producción de antivenenos se viene realizando desde hace más de 100 años. Estos antivenenos consisten en inmunoglobulinas o fragmentos de ellas obtenidos y purificados a partir del plasma de animales, generalmente caballos, inmunizados con venenos específicos. Al ser estos antídotos la principal herramienta, eficaz y segura, para disminuir la morbimortalidad causada por mordeduras de animales venenosos, su disponibilidad en el lugar son factores determinantes de la supervivencia del paciente accidentado. En el caso particular del antídoto para mordedura por Loxosceles, el proceso de producción requiere obtener el veneno a partir de macerados de glándulas de arañas o luego de la electroestimulación de las mismas, que es usado después para someter a los animales a un proceso de hiperinmunización.

En la Argentina el mayor productor en cantidad y variedad de antivenenos es el Instituto Nacional de Producción de Biológicos (INPB) de la ANLIS “Dr. Carlos G. Malbrán”. El principal factor limitante en la producción a escala industrial de estos antídotos para su distribución en todo el país es la disponibilidad de veneno, ya que depende de cuántos de estos especímenes sean capturados por año.

Dado que la cantidad de veneno que se obtiene por espécimen es escasa, la Biotecnología brinda una alternativa para complementar o eventualmente reemplazar los pooles de venenos que consiste en la producción de toxinas recombinantes. La principal responsable, tanto de las lesiones dermonecróticas como de la letalidad en el caso de Loxosceles, es una enzima: la esfingomielinasa D (SMD). Nuestro grupo de investigación logró la producción recombinante de la SMD (rSMD) en larvas de insectos que constituyen plagas de nuestro país, como Spodoptera frugiperda y Rachiplusia nu.

Los resultados obtenidos en colaboración con el personal del INPB son alentadores y esperamos puedan contribuir a brindar una solución a este problema. La plataforma que utilizamos para la producción de la toxina son larvas de insectos plaga que se crían en laboratorio para tal fin. La expresión de esta toxina recombinante podría ser utilizada como inmunógeno en reemplazo de la totalidad del veneno o para suplementar en más del 80% del total de veneno que actualmente se extrae por medio de electroestimulación de las arañas capturadas y criadas en cautiverio. Ya hemos comprobado la capacidad de la rSMD de ocasionar las lesiones dermonecróticas características de esta toxina en animales susceptibles y de despertar una respuesta inmunológica específica tanto en ratones como conejos.

El objetivo en el que trabajamos actualmente consiste en alcanzar una respuesta en los animales hiperinmunizados con rSMD sola y/o en combinación con veneno completo, tal que sea capaz de neutralizar los efectos del veneno in vivo. De resultar favorable se avanzará en la utilización de este nuevo inmunógeno aplicado en equinos con el fin de obtener el suero antiveneno para el tratamiento del loxoscelismo. La ventaja de estos métodos biotecnológicos es, por una parte, que evita la necesidad de manipular ejemplares vivos y peligrosos en los laboratorios de producción y, por otra, que al aplicar metodologías que implican el manejo del veneno completo por parte del operador, se disminuye notablemente el riesgo de todo el proceso de fabricación.

Por otro lado, se limitarían las expediciones de personal para cazar especímenes de diferentes ámbitos naturales. Esto significaría una mejora tecnológica sustantiva del proceso actual de producción. Para hacer un paralelismo, en el proceso tradicional pueden obtenerse mediante el método de electroestimulación alrededor de 6 µg de veneno completo por aparato venenoso, y se colectan anualmente alrededor de 1.000 ejemplares para tal fin.

En el proceso biotecnológico que desarrollamos en nuestro laboratorio, cada larva de insecto es capaz de producir entre 70 y 80 μg de toxina pura por lo que sería equivalente al extraído de, aproximadamente, 12 especímenes de arañas. En este último caso, el suero obtenido sería altamente específico para neutralizar el veneno, constituyendo un aporte para la innovación en la producción de antivenenos en el país y toda la región. El proceso basado en larvas es de alto rendimiento y muy económico, ya que pueden criarse en el laboratorio sin necesidad de recurrir a biorreactores.

Por otra parte, el escalado de este proceso permitiría proveer de suficiente cantidad de toxina para producir stock de suero antiveneno y así cubrir totalmente la demanda de toda la población afectada.

 

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Figuras del proceso tradicional: a) Ejemplar de Loxosceles laeta; b) lesión dermonecrótica producida por la rSMD de Loxosceles en oreja de conejo; c) obtención de veneno por medio de electroestimulación. Todo este procedimiento se realiza en el INPB, Malbrán.

 

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Cría de larvas de insectos en laboratorio (NANOBIOTEC)

 

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Purificación de toxina recombinante (NANOBIOTEC)

 

Foto NANOBIOTEC 2019 mayo. 2

Gregorio J. Mc Callum, Ignacio Smith, Alexandra M. Targovnik, Patricia V. Argnani, Mariana B. Arregui, Lautaro F. Bracco, José C. Dokmetjian, Federico J. Wolman, Osvaldo Cascone, Matías Fingermann y María V. Miranda. Instituto de Nanobiotecnología (NANOBIOTEC, UBA-CONICET). Cátedra de Biotecnología, Facultad de Farmacia y Bioquímica, Universidad de Buenos Aires.

 

foto equipo Malbrán

Instituto Nacional de Producción de Biológicos, ANLIS “Dr. Carlos G. Malbrán”