Completan el genoma del parásito que causa la forma más grave de leishmaniasis

Científicos de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y el CSIC han logrado completar la secuenciación y ensamblaje del protozoo Leishmania infantum, causante de la forma clínica más grave y mortal de leishmaniasis. Los resultados, publicados en Scientific Reports, permitirán conocer mejor los puntos débiles del parásito y, posiblemente, el desarrollo de vacunas contra la enfermedad.

Hoy en el mundo hay alrededor de 20 millones de personas infectadas por distintas especies patogénicas del género Leishmania. La situación es grave si se considera que los tratamientos tienen una eficacia limitada y que no existe ninguna vacuna para controlar la infección en humanos.

En España, aún cuando la incidencia en humanos ha decrecido en proporción inversa a las mejoras socio-sanitarias de las últimas décadas, este parásito continúa siendo un problema de salud importante. De hecho, la infección de leishmaniasis en cánidos es un problema bien conocido y temido por los dueños de perros.

En 2007, luego de que un equipo de investigadores españoles lograra aislar del bazo de un perro una cepa de Leishmania infantum –especie causante de la forma visceral de leishmaniasis, la más grave y mortal– fue posible secuenciar una gran parte de su ADN, lo que permitió generar un ensamblaje preliminar para el genoma de esta especie.

Ahora, como parte de un proyecto colaborativo desarrollado por los grupos de José María Requena, profesor de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), y Begoña Aguado, investigadora del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), se ha podido completar la secuenciación y ensamblaje de Leishmania infantum.

“Este nuevo ensamblaje ha permitido descubrir genes nuevos que no se habían encontrado previamente, así como corregir errores en la secuencia o número de copias de algunos otros genes. Dicho de otro modo, el puzle está completo, sin huecos en el mismo ni piezas sobrantes sobre la mesa”, afirma José María Requena.

Los resultados, publicados en la revista Scientific Reports, permitirán conocer mejor la biología del parásito, sus puntos potencialmente débiles y posiblemente mejorar los tratamientos existentes para la leishmaniasis, así como potenciar el desarrollo futuro de vacunas contra la enfermedad.

Secuenciación masiva

La estrategia de los científicos consistió en combinar datos de secuenciación obtenidos mediante dos técnicas de secuenciación masiva. Según explican, “la primera permitió obtener millones de fragmentos pequeños, de una forma relativamente barata, y la otra permitió generar miles de lecturas muy largas, aunque más caras, que facilitan enormemente el ensamblaje”.

“Esta estrategia, en gran parte diseñada por Fernando Carrasco, junto con la pericia de los analistas de datos Sandra González de la Fuente y Ramón Peiró, también del Servicio de Genómica y Secuenciación Masiva del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa, y la colaboración de Alberto Rastrojo, permitió armar de forma definitiva la secuencia completa de los 36 cromosomas de genoma de L. infantum”, detalla Requena.

La información metodológica y resultados del trabajo han sido dispuestos por los autores en el dominio publico, a través de la página www.leishseq.neocities.org.

Leishmania infantum y secuenciación genómica

Leishmania infantum es una especie endémica en los países de la cuenca mediterránea que llegó a Suramérica posiblemente en perros infectados de los conquistadores. Allí encontró insectos flebotominos (género Lutzomyia) que se encargaron de expandir la infección a personas y cánidos. A principios del siglo pasado, cuando se describieron las distintas especies, a esta especie viajera se le bautizó como Leishmania chagasi, pero ya más recientemente se ha llegado al consenso de volverla a llamar L. infantum.

Dada la expansión geográfica de esta especie y la grave patología que produce, no es de extrañar que fuera una de las especies seleccionadas cuando se abordaron los proyectos de secuenciación de genomas de especies modelo a comienzos de este siglo. También resulta significativo el hecho de que fuera un aislado español (la cepa JPCM5) el utilizado para tal fin.

La cepa fue aislada por los investigadores Jorge Alvar y Javier Moreno en el Centro Nacional de Microbiología (Instituto de Salud Carlos III) a partir del bazo de un perro con leishmaniasis. Luego, en el Instituto Sanger de Reino Unido, se llevó a cabo la secuenciación de un gran número de fragmentos del genoma de esta especie, lo que permitió generar el ensamblaje preliminar para el genoma de L. infantum, publicado en 2007 y puesto a disposición de la comunidad científica a través de la base de datos GeneDB.org. Este proyecto, como ocurrió con los demás proyectos realizados en esa época, resultó extremadamente costoso tanto en dinero como en tiempo, pero muy valioso.

Los avances técnicos en las metodologías de secuenciación producidos en los últimos años (técnicas de secuenciación masiva, también conocidas como NGS en el argot científico) han permitido abaratar y acortar de forma temporal la obtención de la secuencia genómica de cualquier organismo, de tal manera que actualmente un ciudadano de nuestro país puede tener secuenciado su genoma por poco más de mil euros.

Es conveniente aclarar que cuando hablamos de la secuenciación de un genoma es simplemente la obtención de un gran número de secuencias de pequeños fragmentos del mismo, que luego, siguiendo una dinámica similar a la de resolver un puzle de millones de piezas, se deben encajar todas las secuencias hasta ir armando cada uno de los cromosomas.

Esta es una tarea realmente compleja, pues los genomas tienen regiones con secuencias redundantes que se repiten en distintas partes de un cromosoma y en distintos cromosomas, por lo que el investigador se encuentra con ‘piezas del puzle’ que pueden encajar en muchos sitios. Por ello, la mayoría de los genomas ensamblados, incluido el humano, que es al que más esfuerzo se viene dedicando, aún tienen regiones ‘oscuras’ cuya secuencia no se conoce con certeza.

Esta era la situación del ensamblaje del genoma de L. infantum que se publicó en 2007. Así, aunque el genoma haploide de este parásito está formado por 36 cromosomas, en aquel momento el genoma sólo pudo encajarse en 562 partes y con un número importante de secuencias (‘piezas del puzle’) por encajar, sobre la mesa.

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Referencia bibliográfica:

MGonzalez-de la Fuente S, Peiro-Pastor R, Rastrojo A, Moreno J, Carrasco-Ramiro F, Requena JM, Aguado B. 2017. Resequencing of the Leishmania infantum (strain JPCM5) genome and de novo assembly into 36 contigs. Sci Rep. Doi:10.1038/s41598-017-18374-y