Desde el descubrimiento del Virus del Síndrome de la Mancha Blanca (WSSV) a principios de los años 90, este virus ha sido el causante de la mayor parte de las mortalidades de camarones cultivados. Naturalmente, el WSSV también se ha convertido en el patógeno del camarón más estudiado, con casi dos mil estudios publicados en PubMed.

A pesar de esta vasta cantidad de información, el mecanismo exacto de transmisión del virus de un hospedador a otro sigue sin comprenderse completamente. Como consecuencia, los modelos experimentales que imitan la transmisión natural en condiciones de laboratorio han sido difíciles de establecer.

La Universidad de Gante (UGent) en Bélgica y su empresa derivada IMAQUA también han contribuido a la investigación en este tema.

Tras la defensa de la tesis doctoral de Natasja Cox (NC), bajo la dirección del Profesor Dr. Hans Nauwynck (HN) y el Dr. João Dantas-Lima (JDL), estos tres investigadores discuten sobre el pasado, presente y futuro de la investigación sobre WSSV.

¿Cómo comenzó la investigación sobre WSSV en la Universidad de Gante y cuáles han sido las principales áreas de interés?

HN: Los primeros estudios sobre WSSV en Gante comenzaron en 2002 con la estandarización de los procedimientos de inoculación y estudios sobre la patogénesis. Este fue un trabajo fundamental para permitir que los experimentos fueran suficientemente controlados y reproducibles en el tiempo. Sin embargo, un inconveniente fue que se utilizaron rutas de infección artificiales para garantizar que los camarones fueran infectados con una dosis conocida.

Para estudiar el virus en sus hospedadores a través de su(s) ruta(s) natural(es), se emprendió una larga búsqueda en la que proyectos consecutivos investigaron la entrada del WSSV a través de heridas, la cutícula recién mudada, el intestino medio, etc., contribuyendo a la comprensión de la infección por WSSV.

Un avance significativo se logró cuando se descubrió que la glándula antenal era una puerta de entrada para el virus desde el agua de cría. Aun así, no fue hasta 2023 que un doctorado conjunto con IMAQUA llevó al establecimiento de un protocolo de inoculación capaz de reproducir de manera confiable infecciones naturales.

¿Qué es IMAQUA y cómo se unió la Universidad de Gante en un proyecto de doctorado?

JDL: IMAQUA es una organización de investigación por contrato que se derivó de la Universidad de Gante (UGent) en 2015. Fundé la empresa mientras era investigador postdoctoral en el laboratorio del Profesor Hans Nauwynck. Ubicada en Bélgica, IMAQUA ofrece servicios a empresas que buscan probar nuevos ingredientes para alimento, eficacia de selección genética y productos sanitarios para camarones, con un enfoque particular en inmunidad y patógenos.

Dado que todavía existe una gran demanda de tratamientos contra el WSSV, se concibió un proyecto Baekeland a través del Dr. Mathias Corteel, gerente de I+D de IMAQUA y ex estudiante de doctorado de UGent. Con base en su propio trabajo anterior, se diseñó una nueva serie de experimentos a una escala mucho mayor, posible gracias a la expansión de las instalaciones de IMAQUA.

A diferencia del pasado, cuando los camarones debían importarse en pequeñas cantidades, los camarones P. vannamei ahora se crían en Bélgica y están disponibles en miles.

HN: Incluyendo a Mathias y João, Natasja fue mi décima estudiante de doctorado en el tema de enfermedades del camarón. Existe una gran sinergia con este tipo de financiamiento Baekeland, donde un estudiante de doctorado puede continuar la línea de investigación de UGent mientras proporciona soluciones directas para la investigación contratada por la empresa.

Natasja, ¿cuáles fueron los principales hallazgos de tu trabajo?

NC: El objetivo principal de nuestro trabajo fue desarrollar modelos de infección por WSSV estandarizados y reproducibles, que puedan proporcionar datos relevantes sobre la eficacia de posibles estrategias de mitigación contra WSSV.

Dimos un paso atrás y revaluamos los conceptos básicos para la infección experimental de camarones, realizando un estudio exhaustivo de la literatura existente y evaluando los beneficios y limitaciones de los diferentes tipos de modelos de infección. Dado que la inoculación oral a través de tejidos infectados por WSSV imita una de las rutas de transmisión natural del WSSV, desarrollamos varios procedimientos de inoculación oral y tipos de inóculos, que luego probamos rigurosamente en camarones alojados individualmente para desarrollar nuestro modelo.

Un modelo de desafío de WSSV por vía oral en el que los camarones están alojados individualmente tiene ciertas ventajas. Permite recopilar datos de investigación de manera precisa en un entorno altamente controlado, al mismo tiempo que aumenta la eficiencia en la selección y desarrollo de herramientas de control de infecciones. Además, permite evaluar los resultados clínicos a nivel individual.

Sin embargo, un desafío en grupo simula más de cerca la realidad de un brote de WSSV en una granja, permitiendo la transmisión de la enfermedad entre camarones. Por ello, una parte sustancial de nuestra investigación también se centró en el desarrollo de un modelo robusto de desafío en grupo de WSSV. Al evaluar diferentes condiciones experimentales y densidades a gran escala, obtuvimos resultados exitosos.

Para caracterizar aún más estos modelos de infección, realizamos un estudio epidemiológico sobre la dinámica de transmisión horizontal de la cepa Thai-1 WSSV, almacenada en las instalaciones de IMAQUA.

Primero, registramos la liberación del virus en camarones alojados individualmente y observamos que el pico de concentración viral en el agua ocurre dentro de las 12 horas posteriores a la muerte del hospedador. Al aislar camarones de la población infectada, pudimos identificar que la transmisión a un nuevo hospedador ocurre en ese mismo período.

En un segundo conjunto de experimentos, quisimos evaluar el papel de componentes ambientales específicos en la transmisión del WSSV. Para ello, expusimos camarones no infectados (centinelas) a heces y mudas de exoesqueleto recolectadas de tanques con camarones infectados con WSSV. Sorprendentemente, estos materiales no provocaron una transmisión eficiente de la infección. Sin embargo, el agua de tanques con un brote previo de WSSV resultó en 100% de infección en camarones no expuestos previamente.

La transmisión a través del agua tuvo la misma eficiencia que el canibalismo directo de tejidos infectados. Este hallazgo nos llevó a hipotetizar que el canibalismo de camarones infectados contribuye indirectamente a la transmisión del WSSV por vía acuática, propagando partículas virales infecciosas en el agua.

¿Cuáles son las aplicaciones prácticas de estos resultados?

NC: Al inocular camarones alojados individualmente con inóculo infectado con WSSV, ahora tenemos un mayor control sobre la dosis del desafío y la probabilidad de establecer una infección. Estos conocimientos ya se han integrado en los servicios de investigación contratados por IMAQUA, ofreciendo más posibilidades de prueba y adaptándose a las necesidades específicas de los clientes.

Además, ahora contamos con un modelo de infección en grupo optimizado para estudios epidemiológicos. Este modelo se acerca más a la realidad de los camaroneros, con la ventaja de que las condiciones están controladas, lo que hace que las pruebas sean mucho más reproducibles en comparación con los estudios de campo.

JDL: La aplicación del trabajo de Natasja se utilizará en todo tipo de estudios sobre WSSV, desde la selección genética para resistencia hasta la evaluación de intervenciones que inactiven las partículas virales. Como parte del artículo de revisión, describimos diagramas de flujo para ayudar a determinar la idoneidad de los diferentes modelos de desafío de WSSV.

¿Qué trabajo sigue en la Universidad de Gante e IMAQUA?

HN: En UGent, dos proyectos de doctorado están en sus etapas finales. Uno se centra en células inmunitarias del camarón (hemocitos). Se descubrió una subpoblación de hemocitos similar a células asesinas naturales en vertebrados, que aumentan la producción de moléculas citotóxicas durante la infección por WSSV. El otro describe la fiebre conductual en camarones, ya que se observó que camarones infectados por WSSV se trasladan a aguas más cálidas para ralentizar la progresión de la infección.

Además, seguimos avanzando en el desarrollo de cultivos celulares de camarón, incluyendo una patente para un medio de cultivo especializado.

En cuatro años me jubilaré, y miraré atrás con orgullo el progreso que hemos logrado en UGent, junto con todos los estudiantes y colaboradores, a lo largo de los últimos 22 años.

JDL: En IMAQUA, actualmente tenemos tres estudiantes de doctorado que trabajan en microsporidios e inmunidad en camarones.

Un nuevo tipo de microsporidio, el recientemente renombrado Ecytonucleospora hepatopenaei (EHP), ha emergido en los últimos años, infectando el sistema digestivo de P. vannamei. Estamos desarrollando un modelo de infección controlada para este patógeno y explorando su relación con la enfermedad de las heces blancas (WFD).

La línea de investigación sobre inmunidad se centra en establecer valores de referencia para varios parámetros inmunológicos cruciales, incluyendo respuestas antivirales.

Para estos tres proyectos, continuamos la colaboración entre IMAQUA y la Universidad de Gante (UGent) junto con la Profesora Dra. Annelies Declercq, quien asumió la dirección del Laboratorio de Acuicultura & Artemia Reference Center, sucediendo al Profesor Emérito Dr. Peter Bossier.

Referencias:

Cox N., De Swaef E., Corteel M., Van Den Broeck W., Bossier P., Dantas-Lima J.J., Nauwynck H.J. The Way of Water: Unravelling White Spot Syndrome Virus (WSSV) Transmission Dynamics in Litopenaeus vannamei Shrimp. Viruses 2023, 15, 1824. doi: 10.3390/v15091824

Cox N., De Swaef E., Corteel M., Van Den Broeck W., Bossier P., Nauwynck H.J., Dantas-Lima J.J. Experimental Infection Models and Their Usefulness for White Spot Syndrome Virus (WSSV) Research in Shrimp. Viruses 2024. 16, 813. doi: 10.3390/v16050813

Cox N. Analyzing transmission dynamics of White Spot Syndrome Virus in Pacific white shrimp. GSA Advocate 16 JAN 2024.

The PhD project received funding through a Baekeland mandate from Flanders Innovation and Entrepreneurship. (HBC.2020.2896).

Autores:

Mathias Corteel, Ph.D., IMAQUA

Natasja Cox, IMAQUA and Laboratory of Virology, Department of Translational Physiology, Infectiology and Public Health, Faculty of Veterinary Medicine, Ghent University

Evelien de Swaef, Ph.D., IMAQUA

Annelies Declercq, Ph.D., Laboratory of Aquaculture & Artemia Reference Center, Department of Animal Sciences and Aquatic Ecology, Faculty of Bioscience Engineering, Ghent University

Peter Bossier, Ph.D., Emeritus from Laboratory of Aquaculture & Artemia Reference Center, Department of Animal Sciences and Aquatic Ecology, Faculty of Bioscience Engineering, Ghent University.

Hans Nauwynck, Ph.D., Laboratory of Virology, Department of Translational Physiology, Infectiology and Public Health, Faculty of Veterinary Medicine, Ghent University

João Dantas-Lima, Ph.D., IMAQUA, Corresponding author