El pez cebra (‘Danio rerio’), un pequeño ciprínido emparentado con los barbos y las carpas, tiene unas características especiales que lo hacen apto para ser usado en líneas de investigación en acuicultura. Una en las que se está trabajando es el desarrollo de un sistema para seleccionar ejemplares genéticamente más resistentes a enfermedades que harían innecesario el uso de antibióticos en acuicultura.
La producción de especies piscícolas tanto marinas como de agua dulce es un sector en franca expansión. Sin embargo, se trata de un sistema de cría en cautividad que no está exento de complicaciones, asociadas a la elevada densidad de las poblaciones de cultivo y que son origen de enfermedades, principalmente de origen bacteriano. El tratamiento con antibióticos, una de las posibles maneras de controlar este grave problema, es un procedimiento muy restringido en el ámbito comunitario. Actualmente está en desuso debido a las posibles consecuencias negativas que puede provocar sobre la microflora de las larvas de peces y, especialmente, sobre los consumidores.
La presencia de antibióticos en la cadena alimentaria es un aspecto de gran importancia en seguridad, ya que a corto y medio plazo puede afectar la salud de los consumidores mediante la manifestación de procesos alérgicos asociados, así como por la aparición de cepas bacterianas patógenas resistentes.
Selección genética
Tras la inoculación de los ejemplares de pez cebra con la bacteria seleccionada para el estudio y para la que se buscan individuos resistentes, se extrae y analiza el RNA (ácido ribonucleico) de muestras de peces con distintos tiempos de infección. De esta manera, se detectan todos los genes con una expresión diferencial entre individuos control e infectados en diferentes momentos como respuesta al agente patógeno, seleccionándose los relacionados con una respuesta inmune innata.
Finalmente, tras una selección de poblaciones de peces resistentes y sensibles a la enfermedad, se llevan a cabo los ensayos de asociación mediante comparación de las secuencias de los genes determinándose en ellos posiciones en las que un nucleótido (cada uno de los eslabones del código genético) difiera entre las dos poblaciones, resistentes y sensibles.
Toxicología alimentaria
Otro de los campos en los que se trabaja frecuentemente con el pez cebra es la toxicología alimentaria. Esta disciplina se ocupa del estudio de la posible contaminación de los alimentos por productos nocivos pero también de los aditivos alimenticios y nuevos alimentos y de las posibles consecuencias negativas de su consumo.
Tradicionalmente, la toxicología ha estudiado los posibles efectos adversos de una sustancia evaluando a diferentes niveles (células, tejidos y órganos) y de manera empírica, parámetros que con frecuencia sólo son detectables tras una exposición prolongada o a elevadas dosis.
Algunos de los estudios realizados para la evaluación del riesgo toxicológico en humanos utilizan otras especies, fundamentalmente roedores. Sin embargo, el número creciente de animales demandados para este tipo de estudios, junto a las presiones contra la experimentación animal, han provocado que muchas investigaciones toxicológicas se realicen directamente sobre cultivos celulares, ensayos rápidos y económicos, pero cuya eficacia ha sido cuestionada tanto por la frecuencia de resultados erróneos como por su incapacidad de determinar los efectos sobre un órgano específico.
El desarrollo de métodos rápidos y fiables de comprobación de los posibles efectos tóxicos de una amplia gama de compuestos se ha convertido actualmente en una necesidad de primer orden.
Con el pez cebra
Uno de los ensayos de toxicología desarrollado utiliza embriones de pez cebra. Durante la incubación de huevos fecundados ‘in vitro’ en presencia de una serie de diluciones de la molécula o mezclas de moléculas de interés en el estudio se evalúan y cuantifican los posibles efectos adversos (malformaciones, mortalidad) en momentos cruciales de su desarrollo. Este ensayo, que fue inicialmente diseñado para su uso en estudios de ecotoxicidad, se ha extendido, por ser un sistema sencillo, rápido y económico, a otros campos de la toxicología como la farmacológica y recientemente se ha adoptado esta metodología para la investigación de los posibles efectos nocivos de sustancias de interés en alimentación.
Dado que en este campo los efectos no resultan tan agresivos como en toxicología ambiental, este método debe incluir herramientas más sofisticadas como la genómica que permite el estudio simultáneo de miles de genes y sus patrones de expresión para detectar posibles cambios relacionados con la toxicidad. La toxicogenómica presenta un gran potencial en la detección de patrones de toxicidad, la identificación de biomarcadores asociados o el estudio de los mecanismos de toxicidad. Otra interesante herramienta introducida en este método es la proteómica que extiende este estudio a las proteínas, verdaderas moléculas funcionales del metabolismo (enzimas) que intervienen en todo tipo de procesos biológicos.
El objetivo final de este sistema sería el desarrollo de un test toxicológico basado en embriones de pez cebra analizándose los cambios producidos a diferentes niveles: cambios en la mortalidad de embriones incubados en presencia de determinadas moléculas, cambios morfológicos en los embriones en desarrollo así como cambios en la expresión de genes y en el mapa de proteínas asociados a la molécula estudiada. Este sistema haría posible el uso del método en estudios preliminares de la toxicidad aguda y crónica de moléculas de interés en alimentación sobre organismos completos de una manera rápida, sencilla y económica.
En el futuro, y según sus responsables, la detección de un número de biomarcadores asociados a diferentes tipos de toxicidad abre la posibilidad de diseñar un sensor capaz de una detección precoz de efectos tóxicos. Además, la implantación del modelo pez cebra podría permitir su uso para el estudio de los efectos metabólicos de alimentos funcionales por medio de la identificación de genes activados y sus posibles efectos beneficiosos.
El pez cebra o ‘Danio rerio’ es un pez tropical de agua dulce utilizado también en otros campos de investigación, especialmente la biomedicina (inmunología, enfermedades infecciosas, medicina regenerativa). Esto es debido a un conjunto de características que lo hacen ideal para este tipo de estudios:
- Comparte un alto porcentaje de genes con el hombre (alrededor del 80%) y su genoma está prácticamente secuenciado.
- Posee un breve ciclo biológico con tasas reproductivas muy elevadas y rápido desarrollo.
- Sus larvas transparentes facilitan la observación de su proceso embrionario.
- Es muy resistente y fácil de criar en cautividad, además de barato.
