Una nueva vida para los residuos mineros que contienen antimonio

  • Un equipo de investigadores liderado por el IRNASA-CSIC ha conseguido encapsular residuos de antimonio en cemento, convirtiendo un producto altamente tóxico en un material apto para el relleno de minas o como agregado alternativo en materiales de construcción

Un equipo de investigadores del Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca (IRNASA-CSIC), la Universidad de Salamanca, la Universidad de Extremadura y la Universidad de Lorraine (Francia) ha publicado un estudio en la revista ‘Journal of Cleaner Production’ en el que muestran el potencial de la cementación para gestionar residuos mineros que contienen antimonio, un elemento tóxico que es considerado contaminante prioritario por la Unión Europea, debido a los importantes problemas ambientales y de salud que puede ocasionar.

El antimonio es un elemento químico de gran valor que se utiliza en la fabricación de multitud de productos, desde teléfonos móviles hasta vidrio, por lo que su producción, lejos de disminuir, irá en aumento en las próximas décadas. Pero existe una creciente preocupación por su amplia distribución en el medio ambiente. En particular, el antimonio puede alcanzar concentraciones elevadas en las zonas donde se explota, especialmente si se ha realizado una mala gestión de los residuos mineros generados.

La estibina es el mineral más importante y la principal fuente comercial de antimonio. Pero la estibina se oxida con suma facilidad y puede dar lugar a la liberación de antimonio que, por encima de ciertas concentraciones, puede contaminar suelos y aguas, causar efectos tóxicos en plantas, acumularse en ellas y transferirse a través de la cadena trófica, amenazando la salud humana y de los ecosistemas.

En la actualidad, el principal productor de antimonio a nivel mundial es China, donde en áreas mineras la ingesta humana de antimonio es aproximadamente un 50% mayor a la ingesta máxima tolerable. Esa ingesta procede de diversas vías como agua, vegetales, cereales o carne.

Tal y como detalla la investigadora del IRNASA-CSIC Esther Álvarez Ayuso, en España, las principales minas de antimonio se encuentran en Extremadura, pero ya no se explotan. “Su explotación tuvo lugar entre los años 40 y 80 del siglo pasado. No obstante, los residuos generados no se han gestionado adecuadamente y se mantienen depositados en el entorno”, precisa.

De residuos tóxicos a admisibles en vertederos

Dada esta problemática, el equipo de investigadores trata de desarrollar métodos para impedir o minimizar la dispersión de este elemento tóxico. Uno de ellos es la encapsulación mediante cemento que, si bien no es una técnica nueva, apenas se ha explorado para el tratamiento de residuos con presencia de antimonio.

“Pensamos que este método podía tener un gran potencial para el tratamiento de este tipo de residuos. Es una técnica económica y se ha aplicado ya con éxito para el tratamiento de otros elementos que presentan un comportamiento geoquímico similar. Además, permite diferentes opciones de gestión de los materiales que se generan tras el proceso de cementación”, explica Álvarez Ayuso.

De este modo, el equipo sometió los residuos en laboratorio a distintos procesos de cementación, utilizando cemento Portland e hidróxido de calcio como aglomerante, en diferentes proporciones, determinando las condiciones óptimas.

“Bajo las condiciones que hemos seleccionado en este trabajo hemos conseguido que estos residuos, que eran caracterizados como tóxicos y ni siquiera admisibles en vertederos de residuos peligrosos debido a su elevada lixiviación de antimonio, se conviertan en residuos no tóxicos y admisibles en vertederos controlados”, subraya la investigadora del IRNASA-CSIC.

Una gestión circular

Poder depositar este producto en vertederos es una opción para la gestión de estos residuos, pero no la única, ya que otro de los puntos fuertes del trabajo es que comprueba que el material resultante puede ser utilizado para el relleno de minas, ya que cumple con los valores de resistencia a la compresión requeridos. Asimismo, han observado que algunos de los residuos mineros estudiados tienen un gran potencial para ser empleados como sustitutos de agregados naturales en materiales de construcción.

“Lo que estaríamos consiguiendo es el tratamiento de los residuos, evitando la contaminación del medio ambiente y a su vez reutilizarlos, preservando los recursos naturales, lo que es muy interesante desde el punto de vista de la economía circular”, concluye Álvarez Ayuso, quien agrega que la idea del equipo es seguir avanzando en este enfoque a través de futuros proyectos.

El trabajo se enmarca en un proyecto del Programa Estatal de I+D+i Orientado a los Retos de la Sociedad titulado ‘Técnicas de estabilización/encapsulación de residuos mineros con presencia de metaloides’, financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, la Agencia Estatal de Investigación (AEI) y Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) en el que colaboran las cuatro instituciones que participan en este artículo. Esta línea de investigación también cuenta con el apoyo del proyecto “CLU-2019-05 – Unidad de Excelencia IRNASA-CSIC”, financiado por la Junta de Castilla y León y cofinanciado por la Unión Europea (FEDER “Europa impulsa nuestro crecimiento”).

Explotación minera.

Un Comité Científico Externo asesora al IRNASA-CSIC para avanzar en su estrategia de excelencia

  • Está conformado por cuatro expertos independientes del más alto nivel científico y profesional en las áreas de trabajo del centro

El Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca (IRNASA-CSIC) recibe los días 26 y 27 de octubre la primera visita de su Comité Científico Externo, conformado por cuatro expertos internacionales de reconocido prestigio científico y profesional, quienes conocerán de primera mano la evolución y las capacidades del Instituto, sus grupos de investigación y servicios científico-técnicos, así como sus líneas de trabajo y proyectos vigentes y futuros.

El Comité está conformado por el Dr. Bruno Gotsttein, de la Universidad de Berna (Suiza); la Dra. Carolin Schneider, de la empresa INOQ GmbH (Alemania); el Dr. David B. Collinge, de la Universidad de Copenaghe (Dinamarca), y la Dra. Kristina Gruden, del Instituto Nacional de Biología de Eslovenia.

La constitución de este grupo de expertos responde a la necesidad de los centros que desean acreditarse como unidades de excelencia del más alto nivel de recibir una evaluación externa e independiente en torno a su actividad. Con esta acción, el IRNASA-CSIC avanza hacia su reconocimiento como unidad de investigación de alto impacto y liderazgo científico a escala internacional.

En la jornada del 26 de octubre, la Dra. Mar Siles, Directora del IRNASA-CSIC, junto con los vicedirectores del Instituto, la Dra. Rosa Morcuende y el Dr. Iñigo Zabalgogeazcoa, han compartido y discutido con el Comité el reporte de las actividades científicas y técnicas del centro en el periodo 2017-2021, así como el Plan Estratégico 2022-2025. Además, han realizado una visita a los distintos grupos de investigación y servicios científico-técnicos y se han desplazado hasta la Finca Experimental Muñovela, donde se desarrollan proyectos en campo en el ámbito de las ciencias agrarias y agroambientales.

En la sesión del 27 de octubre, los miembros del Comité se reunirán con el personal del centro en el Salón de Actos para compartir buenas prácticas y casos de éxito que pueden ayudar a la consecución de los estándares científicos más exigentes, y se presentarán las conclusiones y recomendaciones finales.

Tras esta visita, el Comité emitirá un informe asesor con una evaluación general del Instituto, así como sus propuestas para avanzar en los principales requisitos de excelencia: llevar a cabo investigación de frontera conforme a un programa estratégico; realizar actividades de formación y captación de talento; impulsar la internacionalización a través de proyectos, redes de trabajo o intercambio de personal con otros centros punteros, y fomentar las actividades de transferencia de conocimiento, comunicación y cultura científica hacia la sociedad.

Una trayectoria ascendente

Entre 2017 y 2021, el IRNASA-CSIC ha incrementado en un 27% su personal, incorporando en 2021 a dos investigadores Ramón y Cajal y a 10 investigadores predoctorales. Asimismo, en el mismo periodo prácticamente se ha triplicado la financiación, con más de 1,7 millones de euros procedentes de proyectos competitivos, seis de ellos europeos. En cuanto a producción científica, se han publicado 279 artículos, el 80% en revistas del primer cuartil, y se han registrado más de 3.400 citas a sus investigadores. Por otro lado, se ha ampliado el catálogo de servicios científico-técnicos con dos nuevas incorporaciones: la Colección microbioma de plantas y el servicio de Bioinformática y edición génica.

La constitución del Comité Científico Externo forma parte de las actividades previstas en el marco del Proyecto “CLU-2019-05 – Unidad de Excelencia IRNASA-CSIC, cofinanciado por la Junta de Castilla y León y cofinanciado por la Unión Europea (FEDER “Europa impulsa nuestro crecimiento”).

El IRNASA-CSIC pone en marcha un Servicio de Bioinformática y Edición Génica

  • Tendrá como fines optimizar la gestión de los miles de datos biológicos obtenidos en los procesos de investigación y aplicar la tecnología de edición genética CRISPR-CAS a la mejora de plantas de cultivo

El Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca (IRNASA-CSIC) suma un nuevo servicio. Se trata del Servicio de Bioinformática y Edición Génica, dirigido por el investigador Iván Manuel Fernández López, que tendrá como objetivo facilitar y mejorar el análisis de los datos biológicos obtenidos en los procesos de investigación, así como aplicar la tecnología de edición genética CRISPR-CAS a la mejora de plantas de cultivo.

La bioinformática, una subdisciplina de la biología y la informática centrada en el uso de la computación para el manejo de datos biológicos, se está convirtiendo en una de las áreas científicas con mayor desarrollo y proyección en los últimos años.

“En la investigación científica, independientemente de la línea en la que estés trabajando, actualmente se manejan gran cantidad de datos y su interpretación resulta compleja”, explica el investigador del IRNASA-CSIC. Un claro ejemplo de esto, son los análisis basados en el “RNA Sequencing”, donde las empresas secuencian las muestras biológicas entregadas por los investigadores y realizan un mapeo genético. Finalmente a los investigadores se les entregan archivos con miles de datos cuya gestión es compleja.

“Muchas veces es difícil encontrar sentido a estos datos. Desde el Servicio de Bioinformática tratamos de ayudar a los investigadores a analizar esos datos, su integración, etc. En el futuro esperamos incluso poder realizar ese mapeo inicial, que requiere de un equipo potente capaz de realizar el proceso”, avanza el responsable del servicio.

Integración de datos ómicos

Una de las líneas más novedosas en las que trabajará el nuevo Servicio de Bioinformática del IRNASA-CSIC es la integración de datos ómicos, es decir, el tratamiento conjunto de los miles de datos procedentes de los estudios de transcriptómica (nivel de expresión génica), proteómica (el conjunto de proteínas) y metabolómica (el conjunto de metabolitos o moléculas orgánicas pequeñas).

“A veces vemos solo por una ventanita, nos quedamos con la expresión de un gen o la cantidad de una hormona, y obviamos que esto está integrado con otras cosas”, apunta Iván Manuel Fernández López sobre la importancia de interrelacionar estos datos para obtener la mayor cantidad de información posible y de la máxima calidad.

En estos momentos, las empresas que se dedican a realizar este tipo de integración efectúan análisis estandarizados. El objetivo del servicio es poder realizar análisis más específicos, adaptados a las necesidades de cada investigador. Una integración que es compleja de implementar y que, a día de hoy, está al alcance de pocas empresas y grupos de investigación, pero que es clave para determinar el porqué de algunos procesos biológicos.

Edición génica de plantas

Por otro lado, el nuevo servicio aplicará la técnica CRISPR-CAS para la obtención de plantas de interés agrícola con características mejoradas, por ejemplo, más productivas, con mejores defensas frente a plagas o enfermedades o con mayor capacidad de adaptación a nuevas condiciones ambientales. Esta técnica de edición génica permite cortar y/o pegar material genético de una forma totalmente dirigida y limpia, evitando el uso de plantas transgénicas.

“En un futuro queremos ofrecer este servicio a usuarios externos ya que en España hay pocas empresas con capacidad para realizar CRISPR-CAS en plantas”, explica el investigador del IRNASA-CSIC.

Para llevar a cabo esta técnica, el servicio cuenta ya con un fitotrón – una cámara que permite controlar las condiciones de temperatura, humedad y radiación para simular condiciones climáticas-, un sistema de transfección que posibilita introducir la secuencia génica de interés en las células vegetales y un equipo de PCR y qPCR. Estos equipos se han adquirido con cargo al proyecto “CLU-2019-05 – Unidad de Excelencia IRNASA-CSIC”, financiado por la Junta de Castilla y León y cofinanciado por la Unión Europea (FEDER “Europa impulsa nuestro crecimiento”).

El IRNASA-CSIC presenta cinco trabajos en las VII Jornadas de la Red Española de Compostaje

El Grupo de Contaminación de suelos y aguas: diagnóstico, prevención y/o remediación del IRNASA-CSIC ha participado en las VII Jornadas de la Red Española de Compostaje, celebradas en Salamanca del 5 al 7 octubre. En concreto, el Grupo ha presentado tres comunicaciones orales y dos comunicaciones en formato póster en el marco de esta reunión científica.

En la primera sesión, María José Carpio, investigadora contratada con cargo al proyecto BIOSCHAMP, expuso la comunicación oral ‘Efecto de la bioestimulación sobre la biomasa y estructura microbiana del sustrato de cobertura en el cultivo de Agaricus bisporus infectado artificialmente con Lecanicillium fungicola’. Este trabajo pertenece al proyecto EU H2020 BIOSCHAMP,  Grant Agreement No. 101000651.

En la segunda sesión, la investigadora del IRNASA-CSIC Sonia Rodríguez Cruz presentó las comunicaciones en formato poster ‘Aplicación de fungicidas en suelos de viñedo: efecto de una enmienda orgánica en la disipación de Tebuconazol y Fluopyram’ y ‘Aplicación repetida de residuos postcultivo de champiñón en suelos de viñedo: efecto en parámetrosfisicoquímicos y bioquímicos del suelo’. Ambas comunicaciones se enmarcan en el trabajo del Grupo Operativo VITIREG, Viticultura Regenerativa (EU-FEADER-MAPA-Gobierno de la Rioja).

Finalmente, en la sesión del 7 de octubre Jesús Marín Benito impartió la comunicación oral ‘Acolchado y enmiendas orgánicas del suelo: efectos sobre la adsorción-desorción de herbicidas’, un estudio desarrollado dentro del proyecto JIN-Retos Sociedad (MICIU-AEI-FEDER); mientras que Jesús Gómez Ciudad presentó la comunicación oral ‘Efecto del compost sobre el crecimiento de trigo en condiciones adversas’, un trabajo que pertenece al proyecto RESHERSOIL de la convocatoria Retos de la Sociedad (MICINN, AEI).

Red Española de Compostaje

La Red Española de Compostaje (REC) tiene como objetivo proporcionar un espacio de colaboración entre los diferentes agentes interesados en la gestión sostenible de los residuos orgánicos. Desde el año 2008, organiza bienalmente sus jornadas que suponen un punto de encuentro y debate entre los participantes en la Red, con el fin último de rentabilizar el potencial investigador español en esta área de conocimiento e impulsar la transferencia de resultados a todos los sectores.

Las VII Jornadas, organizadas por la Facultad de Ciencias Agrarias y Ambientales de la Universidad de Salamanca, han tenido como hilo conductor la relación entre el compostaje y los objetivos de desarrollo sostenible.

Una Jornada impulsará el establecimiento de lazos comerciales entre empresas locales y británicas del sector agro

  • El IRNASA-CSIC, la Embajada Británica y la Diputación de Salamanca organizan en este evento, que se desarrollará este viernes en la Finca de Castro-Enríquez (Aldehuela de la Bóveda, Salamanca)

El Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca (IRNASA-CSIC), en colaboración con la Embajada Británica y la Diputación Provincial de Salamanca, ha organizado este viernes, 7 de octubre, una Jornada Internacional de Colaboración en el Sector Agro. En el evento participarán varias empresas británicas ligadas al sector agrario con interés en establecer lazos comerciales con Castilla y León, en conocer cooperativas de productores y empresas locales, así como las capacidades de I+D+i presentes en la región.

El fin último del evento es facilitar el contacto y el intercambio entre las empresas y entidades británicas y las locales, con el objetivo de que este primer encuentro sirva de semilla para impulsar la cooperación y que en el futuro pueda llegar a establecerse una colaboración estable.

La Jornada se iniciará con la visita a la Finca Experimental Muñovela, una finca agropecuaria propiedad del IRNASA-CSIC que presta servicio a investigadores, empresas y otras entidades para realizar proyectos de I+D+i en campo en el ámbito de las ciencias agrarias y agroambientales. 

Tras esta visita los participantes se dirigirán a la Finca Castro-Enríquez de la Diputación de Salamanca, donde serán recibidos por Julián Barrera Prieto, diputado Provincial de Agricultura; Shona Brown, responsable de Comercio Exterior para el Sector Agro de la Embajada Británica en España, y Mar Siles Lucas, directora del IRNASA-CSIC. Allí conocerán ejemplos de colaboración público-privada en el sector agro así como las capacidades del IRNASA-CSIC: sus servicios científico-técnicos y sus proyectos para el desarrollo de variedades resistentes a sequías, la interacción planta-microorganismo y el control de plagas o la mejora del rendimiento en producción vegetal.

Posteriormente, tanto la Unión Regional de Cooperativas Agrarias de Castilla y León (URCACYL) como las empresas visitantes realizarán presentaciones sobre su actividad, para dar paso a un almuerzo de trabajo y a una serie de encuentros breves entre los distintos participantes. En estos encuentros breves, que serán concertados previamente, participarán las empresas británicas, el sector castellano y leonés (representado por una veintena de empresas que cubren los sectores hortícola, cerealista, olivarero, vitivinícola, apícola y de fertilizantes), investigadores del IRNASA-CSIC y profesionales británicas en materia de innovación y comercio exterior.

En concreto participarán en los encuentros, además de la propia Shona Brown, Elizabeth Wharham, responsable del área Agri-Tech en el Departamento de Comercio Internacional del Gobierno Británico; Pat Flyn, responsable del Área Comercial de la Asociación de Empresas Hortícolas del Reino Unido, y Miriam Pacho, Responsable de Innovación en el Sector Agro en el Departamento de Innovación del Gobierno Británico.

La Jornada, que será completamente gratuita, ha sido promovida por la Unidad de Excelencia del IRNASA-CSIC en el marco de su estrategia de transferencia de conocimiento. Esta actividad forma parte del proyecto “CLU-2019-05 – Unidad de Excelencia IRNASA-CSIC”, financiado por la Junta de Castilla y León y cofinanciado por la Unión Europea (FEDER “Europa impulsa nuestro crecimiento”).

DESCARGA EL PROGRAMA DE LA JORNADA EN PDF

La presidenta del CSIC Eloísa del Pino visita el IRNASA

La presidenta del CSIC, Eloísa del Pino, acompañada por el vicepresidente de Organización y Relaciones Institucionales, Carlos Closa, ha visitado hoy el IRNASA-CSIC en el marco del viaje que ha realizado a Salamanca para firmar el protocolo general de actuación para la creación de la Casa de la Ciencia María la Brava, y para conocer los centros del CSIC en la ciudad.

En su visita al IRNASA ha sido recibida por los vicedirectores del Instituto, Rosa Morcuende e Iñigo Zabalgogeazcoa, junto con Mar Siles, directora y delegada institucional del CSIC en Castilla y León que la ha acompañado durante toda su estancia en Salamanca.

Después ha mantenido un encuentro con el personal del IRNASA en el Salón de actos, a quienes ha detallado los proyectos en los que está trabajando el nuevo equipo directivo del CSIC, como el plan TIC para aumentar la inversión en tecnologías de la información y de las comunicaciones, el plan Simplifica para avanzar hacia una mejor gestión administrativa, el nuevo plan para la transferencia de conocimiento o la mejora de los espacios e infraestructuras del CSIC. Finalmente, la presidenta del CSIC ha otorgado la palabra a los asistentes, con quienes ha intercambiado propuestas y trasladado aspectos de mejora.

Un hongo presente en una planta que habita acantilados tiene potencial para mejorar el crecimiento de cultivos

  • El Grupo de Interacción Planta-Microorganismo del IRNASA-CSIC determina que Diaporthe, un hongo que se encuentra en las raíces de ‘Festuca rubra’, mejora las condiciones de las plantas en un contexto de salinidad

El Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca (IRNASA-CSIC) ha determinado que un hongo presente en las raíces de una planta que habita los acantilados marinos, Festuca rubra subsp. pruinosa, mejora el crecimiento y la tolerancia a la salinidad de dos especies vegetales de interés agronómico: el cereal tritordeum y la gramínea ray-grass inglés. La investigación se ha publicado en la revista científica ‘Frontiers in Plant Science’.

Festuca rubra subsp. pruinosa es una gramínea perenne adaptada a un fuerte estrés ambiental: habita acantilados rocosos marinos, donde el suelo y los nutrientes son muy limitados y la exposición a la salinidad es continua. Esto hace que sea un objeto de estudio muy interesante para la comunidad científica.

El Grupo de Interacción Planta-Microorganismo del IRNASA-CSIC profundiza en esta especie desde hace más de dos décadas. En concreto, centra su foco en los hongos endófitos –hongos que establecen relaciones simbióticas de mutualismo- que colonizan las raíces de Festuca rubra y que pueden tener un papel clave en la supervivencia de esta planta en un ambiente extremo.

Entre ellos se encuentra Diaporthe, un género de hongos conocido principalmente por sus especies fitopatógenas, pero que también engloba muchas especies con un estilo de vida endofítico que apenas han sido estudiadas. De hecho, en una investigación previa el equipo del IRNASA-CSIC encontró que las especies endófitas de Diaporthe son componentes principales del microbioma de las raíces de Festuca rubra, y que están presentes en alrededor del 50% de estas plantas.

“Pensamos que Diaporthe podía tener un papel importante en la tolerancia frente al estrés salino. Dado que la planta huésped es una gramínea silvestre, decidimos ver si Diaporthe se podía asociar a otras especies vegetales de interés agronómico y mejorar su rendimiento”, explica Beatriz Rodríguez Vázquez de Aldana, coordinadora del Grupo.

En la actualidad, el estrés salino es uno de los problemas más relevantes en la agricultura. Se estima que la salinidad de suelo impide el cultivo de aproximadamente 800 millones de hectáreas de tierra en todo el mundo. Un problema que puede ir en aumento ya que, además de la salinidad natural, la salinización del suelo puede deberse al uso de agua de riego en cultivos, “lo que hace que zonas que no eran salinas terminen convirtiéndose en ellas”, apunta la investigadora del IRNASA-CSIC.

Para determinar si Diaporthe puede mejorar las condiciones de las plantas en un contexto de salinidad, el equipo de investigadores ha aislado una cepa de las raíces de ‘Festuca rubra’ -la cepa EB4- y la ha inoculado en dos pastos agrícolas -el cereal tritordeum y la gramínea ray-grass inglés – en condiciones normales y en condiciones de estrés salino.

El experimento, realizado en el invernadero del IRNASA-CSIC, obtuvo unos resultados prometedores. La inoculación con Diaporthe promovió el crecimiento de ambas plantas, un 84 por ciento en el caso de tritordeum y 29 por ciento en el del ray-grass inglés. Los investigadores también determinaron las funciones fúngicas potencialmente relacionadas con esa promoción del crecimiento vegetal: la cepa de Diaporthe aumenta la disponibilidad y absorción de nutrientes y la producción de ácido indol 3-acético.

Con los resultados obtenidos en estos primeros experimentos, el equipo dará un paso más y trasladará los ensayos del invernadero al campo, en concreto a la Finca Experimental Muñovela, propiedad del IRNASA-CSIC. “El objetivo es que en el futuro pueda llegarse a una aplicación real en campo”, subraya Beatriz Rodríguez Vázquez de Aldana.

El trabajo se enmarca en el proyecto ENDOSYM (Comprendiendo el funcionamiento de la adaptación al estrés ambiental y promoción del crecimiento en plantas simbióticas con endófitos mutualistas Epichloë y Diaporthe) PID2019-109133RB-I00, financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación (MCIN/AEI/10.13039/501100011033) y FEDER “Una manera de hacer Europa”; y también cuenta con el soporte del Proyecto “CLU-2019-05- Unidad de Excelencia IRNASA-CSIC, cofinanciado por la Junta de Castilla y León y la Unión Europea (FEDER, “Europa impulsa nuestro crecimiento”).

‘Festuca rubra’ en un acantilado. Créditos: Iñigo Zabalgogeazcoa

El IRNASA-CSIC identifica una prometedora diana para generar vacunas frente a la garrapata ‘Ornithodoros moubata’

  • Se trata de las acuaporinas, unas proteínas que ejercen una función fundamental en la fisiología de las garrapatas
  • El estudio se ha centrado en ‘Ornithodoros moubata’, una especie de garrapata blanda distribuida por África Central, Meridional y Oriental que transmite la Peste Porcina Africana y la Fiebre recurrente humana
  • El equipo del IRNASA-CSIC ha diseñado un conjunto de 12 péptidos inmunogénicos para generar una vacuna capaz de bloquear las acuaporinas de esta garrapata

El Grupo de Investigación de Parasitosis de la ganadería y zoonosis parasitarias del IRNASA-CSIC ha identificado y caracterizado las acuaporinas de la especie Ornithodoros moubata como diana para generar una vacuna frente a esta garrapata, distribuida por África Central, Meridional y Oriental, que causa graves problemas a nivel ganadero y de salud humana. El trabajo se ha publicado en un número especial sobre garrapatas blandas de la prestigiosa revista ‘Pathogens’, del que los investigadores del IRNASA-CSIC Ana Oleaga y Ricardo Pérez Sánchez son editores invitados como referentes internacionales en este ámbito.

Ornithodoros moubata es una garrapata blanda transmisora de la Peste Porcina Africana (PPA), una enfermedad viral grave que afecta a los cerdos domésticos y silvestres y que constituye una seria amenaza para la ganadería porcina; y de la Fiebre recurrente humana (FRH), una enfermedad de etiología bacteriana, hiperendémica en los países de África oriental, como Tanzania, caracterizada por episodios repetitivos de fiebre en las personas y altas tasas de mortalidad perinatal.

Estas garrapatas viven en el interior de las madrigueras de sus hospedadores, que son principalmente los jabalíes verrucosos africanos (facocheros), pero también colonizan las viviendas humanas y los establos y se alimentan sobre las personas y los animales domésticos, principalmente los cerdos, a los que transmiten esas enfermedades.

“La presencia en el medio antrópico o doméstico de estas garrapatas dificulta enormemente la erradicación de la PPA y de la FRH en las zonas endémicas, incrementa el riesgo de reintroducción de la PPA en países de los que se erradicó ya, como España y Portugal, y favorece la endemización y la persistencia en los países que ha invadido más recientemente, como los caucásicos, Rusia, los países de Europa del Este, China o Vietnam, entre otros”, apunta el investigador del IRNASA-CSIC Ricardo Pérez Sánchez, primer autor del trabajo.

En la lucha contra las garrapatas, el método tradicionalmente empleado han sido los acaricidas químicos, pero estos productos presentan numerosos inconvenientes como el desarrollo de resistencias, la contaminación ambiental y su ineficacia frente a esta especie de Ornithodoros.

En este contexto el equipo del IRNASA-CSIC trabaja enfoques alternativos, como son el desarrollo de test diagnósticos y nuevas vacunas frente a estas garrapatas, que permitan localizar sus poblaciones, tenerlas vigiladas y eliminarlas si es posible, facilitando la prevención y el control de las enfermedades que transmiten.

Uno de los métodos alternativos más prometedores es el desarrollo de vacunas. “Estas vacunas están dirigidas a los hospedadores para generar en ellos una respuesta inmunitaria de anticuerpos frente a determinadas proteínas de las garrapatas que realizan funciones importantes. De esta forma, cuando la garrapata se alimenta del hospedador vacunado, junto con la sangre ingiere anticuerpos que neutralizan las funciones de la proteína diana y esto se traduce en daños significativos en la garrapata”, detalla Pérez Sánchez.

Las acuaporinas, unas dianas clave en las garrapatas

El trabajo recientemente publicado se centra en unas proteínas diana concretas, las acuaporinas. Estas proteínas se encargan de transportar agua a través de las membranas biológicas y ejercen un papel fundamental en diversos procesos fisiológicos vitales para la garrapata, incluyendo la alimentación de la misma.

“Cuando las garrapatas se alimentan ingieren cantidades enormes de sangre, hasta 200 veces su peso, que deben concentrar para poder digerir”, explica el investigador del IRNASA-CSIC. En esa concentración las garrapatas eliminan agua e iones y en ese proceso las acuaporinas tienen una función clave. “Las acuaporinas se expresan al menos en tres tejidos: el tubo digestivo, las glándulas salivales y las glándulas coxales, por lo que son dianas idóneas para vacunas, al ser fácilmente accesibles a los anticuerpos que se ingieren con la sangre del hospedador”, agrega.

El equipo del IRNASA-CSIC cuenta con datos del transcriptoma y del proteoma de las glándulas salivales y del intestino de Ornithodoros moubata obtenidos en proyectos previos. A través de data mining o minería de datos, identificaron más de 20 transcritos anotados como acuaporinas y seleccionaron siete que tenían marcos de lectura completos, es decir, que codificaban una acuaporina entera en O. moubata.

Tras amplificar, clonar y verificar por PCR que las secuencias obtenidas eran válidas, realizaron un análisis estructural y molecular con el objetivo de desarrollar modelos tridimensionales para determinar los dominios extracelulares, es decir, las partes de esas proteínas que están expuestas fuera de la célula, ya que es ahí donde los anticuerpos del hospedador pueden llegar más fácilmente.

Además, llevaron a cabo un análisis predictivo de la inmunogenicidad de las acuaporinas –su capacidad para generar respuestas inmunes-, en especial de esas partes extracelulares, y realizaron un análisis filogenético para caracterizar las siete identificadas. “Vimos que se agrupaban en cuatro clados. La homología de secuencia en cada clado era superior al 90 por ciento pero entre clados la homología era significativamente menor”, señala Pérez Sánchez. Todas ellas se expresaban en las glándulas salivales y en el intestino medio y solo tres en las glándulas coxales, unos órganos de excreción específicos de las garrapatas blandas.

Un conjunto de 12 péptidos inmunogénicos

Tras este estudio estructural, tridimensional e inmunogénico el equipo del IRNASA-CSIC concluyó que, para convertir las acuaporinas en dianas vacunales, lo más apropiado era diseñar péptidos inmunogénicos, péptidos capaces de generar anticuerpos específicos. Así, diseñaron un conjunto de 12 péptidos inmunogénicos para bloquear todas las acuaporinas identificadas.

“Si conseguimos boquear la función de todas las acuaporinas a la vez es muy probable que la vacuna ejerza un efecto protector intenso frente a esta garrapata. Si solo bloqueamos una o dos el efecto protector puede que se diluya, porque el resto de las acuaporinas quizás compensen la pérdida de función inducida por la vacuna”, precisa el investigador del IRNASA-CSIC, quien avanza que el próximo paso será un experimento de vacunación en conejos.

“Sinterizaremos estos péptidos y diseñaremos un experimento de vacunación para ver su eficacia real, para comprobar si inducen una respuesta de anticuerpos como hemos visto en el plano teórico. Una vez comprobado pondremos garrapatas en los animales inmunizados para ver el efecto de la vacuna sobre esas garrapatas”, añade.

También realizarán un estudio similar con otra garrapata blanda, Ornithodoros erraticus, sintetizarán nuevos péptidos y determinarán su protección frente a esta garrapata así como la protección cruzada que se pueda generar, lo que podría conducir a una vacuna de más amplio espectro.

Esta investigación ha sido financiada por el proyecto “RTI2018-098297-B-I00” (MCIU/AEI/FEDER, UE), subvencionado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, la Agencia Estatal de Investigación (AEI) y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER); así como por el proyecto “Unidad de Excelencia CLU-2019-05-IRNASA/CSIC”, concedido por la Junta de Castilla y León y cofinanciado por la Unión Europea (FEDER “Europa impulsa nuestro crecimiento”).

El IRNASA-CSIC ha realizado un estudio estructural, tridimensional e inmunogénico de las acuaporinas y ha concluido que, para convertir las acuaporinas en dianas vacunales, lo más apropiado es diseñar péptidos inmunogénicos.

Referencia:

Pérez-Sánchez, R., Cano-Argüelles, A. L., González-Sánchez, M., & Oleaga, A. (2022). First Data on Ornithodoros moubata Aquaporins: Structural, Phylogenetic and Immunogenic Characterisation as Vaccine Targets. Pathogens11(6), 694. https://doi.org/10.3390/pathogens11060694

Los profesionales del IRNASA-CSIC presentan más de una veintena de proyectos en desarrollo durante las I Jornadas de Excelencia Investigadora

Los días 15 y 16 de junio el Salón de Actos del IRNASA-CSIC acogió la celebración de las I Jornadas de Excelencia Investigadora, un foro de encuentro entre los profesionales del centro y puesta en común de los diferentes servicios científico-técnicos y proyectos en desarrollo actualmente.

En total, los profesionales del IRNASA-CSIC presentaron 22 proyectos y convenios en vigor sobre desarrollo sostenible de sistemas agroforestales y ganaderos, estrés abiótico, y procesos de degradación del medio ambiente y su recuperación; así como nueve servicios científico-técnicos (confocal, finca Muñovela, invernaderos y fitotrón, análisis e instrumentación, biblioteca, animalario y biología molecular), dos de ellos incipientes (colecciones y bioinformática y edición genética), que prestan servicio tanto a usuarios del propio centro como a usuarios externos (OPIs, universidades, empresas privadas, etc.).

La iniciativa, promovida por la Unidad de Excelencia del IRNASA-CSIC, tuvo como objetivo fomentar un mayor conocimiento entre los grupos de investigación del Instituto, mostrar su singularidad científica y técnica y promover el networking y la puesta en marcha de nuevas líneas de investigación y proyectos conjuntos.

En este sentido, la actividad contó con el apoyo del Instituto para la Competitividad Empresarial de Castilla y León (ICE) y la presencia de Elena Martín Espino, quien disertó con los asistentes sobre las oportunidades de financiación europeas de proyectos de I+D.

Las I Jornadas de Excelencia Investigadora se han organizado en el marco del proyecto “CLU-2019-05 Unidad de Excelencia IRNASA-CSIC”, financiado por la Junta de Castilla y León y cofinanciado por la Unión Europea (FEDER “Europa impulsa nuestro crecimiento”).

Logos de la Junta de Castilla y León y FEDER "Europa impulsa nuestro crecimiento"

El IRNASA-CSIC y el Ayuntamiento de Salamanca llevan la Ciencia de las plantas a las calles de la ciudad

  • La Plaza de la Libertad acogerá hoy y mañana la primera edición del ‘Mercado de Flores’, que incluye 8 puestos de venta, talleres divulgativos y una exposición de la Colección Mutis del Real Jardín Botánico
  • Más de 300 estudiantes de Primaria y Secundaria de la ciudad participará en los talleres de divulgación científica sobre plantas
  • La iniciativa ‘Salamanca Fascinación Verde’ se enmarca en el Día Internacional de la Fascinación por las Plantas e incluye además la actividad ‘Biotesoros Urbanos’

El alcalde de Salamanca, Carlos García Carbayo, y la directora del Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca (IRNASA-CSIC), María del Mar Siles, acompañados por Jesús Garrote, representante de la titularidad del Centro P.I.F.P. Lorenzo Milani y Director General de la Casa Escuela Santiago Uno, han inaugurado esta mañana en la Plaza de la Libertad la primera edición de ‘Salamanca Fascinación Verde’, una iniciativa que se enmarca en la celebración, a nivel mundial, del Día Internacional de la Fascinación por las Plantas.

‘Salamanca Fascinación Verde’ incluye dos actividades principales: la I edición del ‘Mercado de Flores’, que tendrá lugar en la Plaza de la Libertad los días 19 y 20 de mayo en horario de mañana y tarde; y ‘Biotesoros Urbanos’, un recorrido por diferentes puntos del patrimonio verde de la ciudad en los que se recopilarán pistas para resolver un enigma. El Real Jardín Botánico de Madrid y el Centro P.I.F.P. Lorenzo Milani y Casa Escuela Santiago Uno colaboran también en esta primera edición.

Carlos García Carbayo destacó que esta iniciativa pone en valor la Estrategia de Infraestructura Verde, Savia, para contribuir a una Salamanca aún más saludable y con una mayor calidad de vida. Para lograr ese objetivo, el alcalde considera fundamental no solo una labor pedagógica sobre la importancia del cuidado y respeto por el medio ambiente, sino también un decidido apoyo a la labor investigadora con más oportunidades para la ciencia, la innovación y el conocimiento, y por tanto, con más oportunidades para el desarrollo y nuevos nichos de empleo. Prueba de ello es el Programa de Atracción del Talento del Ayuntamiento de Salamanca, una iniciativa pionera en España que tendrá continuidad con nuevas becas para investigadores, cuya convocatoria saldrá durante el último trimestre de este año.

Por su parte, Mar Siles ha recalcado que, con este evento, se busca sensibilizar a los ciudadanos sobre la importancia de proteger y conservar la biodiversidad vegetal en todos los ámbitos, incluido el urbano, “donde juega un papel fundamental para mantener un medio ambiente saludable y es precisamente un indicador de la calidad de vida en las ciudades”. La directora del IRNASA y delegada del CSIC en Castilla y León también ha incidido en la importancia de la colaboración entre instituciones para poner en marcha iniciativas como esta, con la que acercar a los salmantinos la Ciencia de las plantas y, en este sentido, el relevante papel que desempeña un centro de investigación ubicado en la ciudad, el IRNASA-CSIC, para avanzar hacia el desarrollo sostenible.

Más de 300 estudiantes salmantinos participantes

Tras la inauguración, las autoridades han visitado el ‘Mercado de Flores’, ubicado en la Plaza de la Libertad y abierto al público en horario de 10 a 14 horas durante la mañana y de 17 a 20 horas por la tarde, hoy jueves y mañana viernes 20 de mayo.

En el mercado, los visitantes podrán adquirir flores, frutas y hortalizas; visualizar las ilustraciones botánicas extractadas de la Colección de dibujos de la Real Expedición Botánica del Nuevo Reino de Granada, liderada por José Celestino Mutis (1783-1817) y cedida por el Real Jardín Botánico de Madrid para este evento; y participar en las diferentes sesiones de los ocho talleres divulgativos que serán impartidos por investigadores del IRNASA (acerca de ecosistemas y parásitos, la nutrición de las plantas, la reproducción vegetal y la relación entre los microorganismos presentes en el suelo y las plantas) y profesionales del Centro P.I.F.P. Lorenzo Milani y Casa Escuela Santiago Uno (sobre arte floral, la técnica japonesa kokedama, reconocimiento de especies vegetales y horticultura).

Más de 300 alumnos de Primaria y Secundaria salmantinos, así como personas con diversidad funcional procedentes de centros de educación especial, participarán en los talleres.

Próxima apertura de inscripciones a ‘Biotesoros Urbanos’

Asimismo, a partir de la próxima semana los centros escolares que lo deseen podrán inscribirse en la actividad ‘Biotesoros Urbanos’ a través de la página web de la Fundación Salamanca Ciudad de Cultura y Saberes. Esta actividad busca familiarizar a los escolares con el patrimonio verde urbano a través de un recorrido en el que deberán recopilar una serie de pistas con las que resolver un misterio: ¿Qué árbol ha quedado escondido en la Plaza Mayor desde que en 1954 se eliminasen los espacios verdes que la adornaban?

A lo largo de la ruta por 9 puntos de la ciudad los escolares conocerán curiosidades de algunos de los parques, paseos y parterres del centro histórico, así como de ejemplares de árboles y arbustos que la adornan. El recorrido se podrá realizar hasta el 20 de junio y premiará con un huerto urbano al centro escolar que complete el recorrido y resuelva el enigma en menos tiempo.

‘Salamanca Fascinación Verde’ se enmarca en el Proyecto “CLU-2019-05 – Unidad de Excelencia IRNASA-CSIC”, financiado por la Junta de Castilla y León y cofinanciado por la Unión Europea (FEDER “Europa impulsa nuestro crecimiento”).