La brucelosis es una enfermedad infecciosa ancestral causada por bacterias del género Brucella. Debido a que es una enfermedad que se transmite de los animales a las personas, es catalogada como una zoonosis. Esta patología puede llevar a síntomas variados, desde fiebre, problemas crónicos articulares y la muerte en seres humanos, hasta problemas reproductivos en el ganado, con pérdidas económicas para las personas productoras.
A nivel genético, las especies del género Brucella tienen un porcentaje de similitud del 97%. Esto representa un desafío a nivel diagnóstico para la identificación correcta de cada especie. Este diagnóstico no es trivial, pues algunas especies no causan enfermedad en el ser humano, mientras que otras son consideradas armas bioterroristas.
Aunque la brucelosis ha sido objeto de numerosos estudios, dos enigmas centrales persisten: ¿Por qué algunas especies de Brucella son más agresivas que otras? Y, ¿qué determina la preferencia de estas bacterias por ciertos hospederos y no por otros?
Estas preguntas forman el núcleo de un estudio que, más allá de desentrañar los secretos genómicos de Brucella, brinda luces sobre la evolución de la enfermedad y su patrón en poblaciones tanto domésticas como silvestres. Este estudio también establece una base fundamental para el desarrollo de herramientas diagnósticas y seguimiento epidemiológico adaptadas a la realidad costarricense y abre un camino para entender enfermedades infecciosas en poblaciones.
Esta investigación reunió a expertos de la Universidad Nacional (UNA), la Universidad de Costa Rica (UCR) y el Tecnológico de Costa Rica (ITCR), en un proyecto interdisciplinario que se inició en 2018.
El objetivo general de esta iniciativa es identificar los elementos genómicos que subyacen a la especificidad de hospedero en las bacterias Brucella, en busca de respuestas que expliquen su capacidad de adaptarse y sobrevivir en diferentes especies hospederas.
La Importancia Vital de Entender la Brucelosis y sus Implicaciones
La brucelosis se manifiesta como una problemática endémica en múltiples regiones, desde Centro y Sudamérica hasta África y Asia. Aunque afecta tanto a animales como a seres humanos, esta zoonosis a menudo pasa desapercibida en los sistemas de salud.
La Organización Mundial de la Salud (OMS) la cataloga como una de las siete zoonosis más extendidas, con aproximadamente 500,000 casos anuales. En Costa Rica, la brucelosis no es ajena, con reportes de aislamientos de diversas especies de Brucella en distintos hospederos, incluyendo bovinos, humanos, perros y mamíferos marinos. La brucelosis bovina y humana han dejado su huella en la historia de la región desde principios del siglo XX, planteando desafíos tanto en la salud animal como humana (Rivas-Solano, 2019, pp. 78-79).
Objetivos específicos: Dispersión, Adaptación y Variabilidad Genómica
El enfoque de esta investigación se centró en tres áreas vitales:
1. Dispersión y Divergencia Genómica:
El análisis exhaustivo de aislamientos de diferentes especies de Brucella, incluyendo B. ceti, B. canis y B. abortus, ha brindado un entendimiento profundo de cómo la domesticación y la evolución afectan sus genomas. Esta exploración minuciosa incluye la identificación de cambios puntuales en el ADN, como las variaciones de una sola base llamadas SNPs, así como la búsqueda de regiones reguladoras y puntos de control de la transcripción.
2. Adaptación Geográfica:
Para comprender cómo los elementos de variabilidad genómica pueden variar en diferentes distribuciones geográficas de la misma especie de Brucella, se realizaron análisis comparativos de genomas de distintas poblaciones. Esto implicó la búsqueda de secuencias de inserción, islas genómicas y puntos de recombinación que influyen en la adaptación genómica de Brucella a entornos particulares.
3. Adaptación a Diferentes Órganos:
Otra dimensión crucial de esta investigación se enfocó en determinar si la variación genómica dentro de una misma especie de Brucella, dentro de un mismo hospedero, estaba relacionada con su capacidad de adaptación a diferentes tejidos. Esto involucró la secuenciación del genoma completo de diversos aislamientos obtenidos de un mismo hospedero, y el análisis detenido de los cambios genéticos que se correlacionan con la adaptación a diferentes órganos.
Perspectivas y Beneficios
El estudio logró caracterizar la variabilidad genómica de las especies circulantes del género Brucella en nuestro país, donde se logró sentar las bases de un mapa completo de la situación de la brucelosis y el establecimiento de una fuerte correlación de genotipos de la bacteria según localización geográfica en el país. Por lo tanto, se sentaron las bases para desarrollar herramientas de diagnóstico y rastreo epidemiológico de la enfermedad, ajustadas a nuestra realidad.
Esto se logró gracias a la consolidación del equipo humano que trabajó en el proyecto, y que permite el avance de la genómica, transcriptómica y bioinformática dentro de las Universidades Públicas de Costa Rica, el país y la región Centroamericana, con miras a una aplicación práctica.
Sectores clave, como el agropecuario y la vida silvestre en Costa Rica, se ven favorecidos con un mayor entendimiento de cómo estas bacterias interactúan con sus hospederos y se distribuyen en el país. Además, personas dedicadas a la medicina humana, veterinaria, la microbiología y la epidemiología obtienen una valiosa perspectiva sobre cómo esta investigación puede mejorar sus esfuerzos de diagnóstico y manejo de la enfermedad.
La producción académica generada a raíz de este proyecto ha sido considerable. La participación activa de las personas estudiantes de distintas disciplinas como la medicina veterinaria, la microbiología y la biotecnología se refleja en siete exposiciones a nivel nacional e internacional, tres pasantías de estudiantes a nivel de pregrado y grado, una tesis de licenciatura, dos tesis de maestría y parte de una tesis de doctorado.
Entre los artículos y producciones destacan, el artículo redactado por la Máster en Biotecnología, Olga Rivas-Solano, en el volumen 32 de la revista titulada “Tecnología en marcha”, publicada por el Instituto Tecnológico de Costa Rica. En este artículo se realiza una revisión de los hallazgos más importantes de la investigación interdisciplinaria sobre las Bacterias Brucella.
También se presenta el trabajo de Caterina Guzmán-Verri y su equipo, quienes en “Genetic and Phenotypic Characterization of the Etiological Agent of Canine Orchiepididymitis Smooth Brucella sp. BCCN84.3 “, un artículo publicado en la revista Frontiers, revelan una cepa de Brucella única a nivel mundial, denominada Brucella sp. BCCN84.3, aislada en nuestro país de un perro con orquiepididimitis, producto de los esfuerzos de la presente investigación.
Por su parte, Pamela Altamirano-Silva y su equipo, en el artículo “Brucella abortus Senses the Intracellular Environment through the BvrR/BvrS Two-Component System, Which Allows B. abortus To Adapt to Its Replicative Niche”, han desentrañado cómo Brucella abortus se adapta al entorno intracelular a través del sistema de dos componentes BvrR/BvrS.
Estos avances científicos no solo enriquecen nuestro entendimiento de Brucella, sino que también resaltan la importancia de la colaboración en la investigación biomédica. El trabajo publicado en este artículo fue elaborado en su totalidad en Costa Rica y publicado en la revista Infection & Immunity de la Sociedad Americana de Microbiología de los Estados Unidos. El artículo fue seleccionado como artículo destacado de la edición de la revista. Adicionalmente, la primera autora fue entrevistada por la Sociedad Americana de Microbiología para la elaboración de un podcast con los principales hallazgos de la investigación, así como una descripción de la actividad investigativa que realiza la Dra. Altamirano-Silva.
Un Futuro Inspirador
Este estudio no solo ha revelado detalles fascinantes sobre estas bacterias, sino que también ha dejado un legado tangible en la lucha contra la brucelosis y, por extensión, otras enfermedades infecciosas. Más allá de los datos y análisis, esta investigación ha cimentado puentes entre disciplinas académicas y ha demostrado cómo la colaboración puede tener aportes sumamente importantes en la ciencia, realizados en su totalidad en el país y con impacto a nivel tanto local como mundial.
Contacto
Caterina Guzmán Verri, PhD, catguz@una.cr
Participantes
| Caterina Guzmán Verri | UNA | MED VET |
| Marcela Suárez Esquivel | UNA | MED VET |
| Olga Lilliana Rivas Solano | ITCR | ESCUELA DE BIOLOGÍA |
| Esteban Chaves Olarte | UCR | FACULTAD DE MICROBIOLOGÍA Y CIET |
| Rebeca Campos Sánchez | UCR | CIBCM |
| Pamela Altamirano Silva | UCR | FACULTAD DE MICROBIOLOGÍA Y CIET |
Personas estudiantes asistentes
- Gerardo Oviedo, estudiante de Microbiología, Universidad de Costa Rica
- Nazareth Ruiz, bachiller en Biotecnología, ITCR, estudiante de Posgrado en Microbiología, Universidad de Costa Rica
- Cèsar Jimènez, médico veterinario, estudiante de Posgrado en Microbiología, Universidad de Costa Rica
- Carolina Vargas, estudiante medicina veterinaria, Universidad Nacional
- David Morùa, bachiller en biología, estudiante de licenciatura en Biotecnología, Universidad Nacional
- Alejandro Garita, bachiller en biología, estudiante de licenciatura en Biotecnología, Universidad Nacional
- Eunice Vìquez, bachiller en biologia, estudiante de licenciatura en Biotecnología, Universidad Nacional.
Entes externos cruciales para la realización de este trabajo fueron:
- Servicio de Salud Animal, SENASA, MAG, Costa Rica
- INCIENSA, MINSA, Costa Rica
- Fundación Keto, Costa Rica
- Fundación Wellcome Trust, Inglaterra
- FEES, CONARE, Costa Rica