Un equipo de científicos que trabaja en la Instalación Central de Láser (CLF) ha realizado un avance clave para entender cómo se reproduce un parásito llamado Toxoplasma gondii con su huésped. Este parásito, que provoca una enfermedad llamada toxoplasmosis, puede infectar a casi cualquier animal de sangre caliente, pero debe reproducirse en los gatos, puede controlar el comportamiento de su huésped y se cree que infecta hasta a la mitad de la población humana mundial. El trabajo es un paso importante hacia el desarrollo de una cura.

Si hay una constante en el mundo natural es que los depredadores cazan presas y que a esas presas no les gusta que las coman, por lo que tratarán de evitar a sus depredadores si es posible; en otras palabras, las presas huyen. Tomemos el ejemplo del ratón: los ratones están muy abajo en la cadena alimentaria y, como tales, son cazados (y devorados) por un verdadero ejército de némesis depredadoras, una de las cuales es el humilde gato doméstico. Si hay un animal que puede ser garantizado para mantenerse alejado de cualquier lugar donde un gato pueda estar, o pueda haber estado, es el ratón.

Una pista bastante grande de que podría haber un gato en la vecindad es la presencia de orina felina. Así que los ratones están programados para evitar cualquier lugar en el que detecten el embriagador aroma de la orina de gato. Pero de vez en cuando aparece un ratón que ha perdido el miedo a los gatos y, en lugar de sentirse repelido por el olor del orín de gato, se siente atraído por él, buscándolo activamente y quedándose por allí hasta que el gato se encuentra de repente con un bocado extraordinariamente complaciente.

Entonces, ¿por qué un animal con innumerables generaciones de evitación de depredadores programadas en él rompe de repente esa programación y se ofrece como comida? La respuesta es un organismo microscópico unicelular llamado Toxoplasma gondii.

T. gondii no es una bacteria ni un virus, sino que es un parásito lejanamente relacionado con el que causa la malaria. T. gondii puede vivir dentro de casi cualquier animal de sangre caliente (de hecho, recientemente se ha detectado dentro de las ballenas beluga en el Ártico), pero sólo puede reproducirse dentro del sistema digestivo de los gatos, lo que significa que, sea cual sea el animal que ha infectado, si no es un gato, quiere encontrar su camino en un gato.

El ciclo de vida del parásito comienza en el interior de un gato, donde produce millones de vainas en forma de huevo llamadas ooquistes. Éstos se liberan en las heces de su huésped, listos para ser esparcidos cuando el involuntario animal vaya al baño. Otros animales pueden infectarse al entrar en contacto con las heces directamente o, lo que es más probable, cuando los ooquistes llegan al suelo o al agua, donde pueden sobrevivir durante meses o años, abriéndose paso en la cadena alimentaria hasta llegar al siguiente huésped. Si el siguiente huésped no es un gato, se abren paso a través del cuerpo hasta encontrar una célula agradable y acogedora en la que hacen un nuevo hogar para establecerse, replicarse y esperar a que su huésped sea comido por un gato.

Aunque el T. gondii puede permanecer latente y esperar durante años, el parásito tiene la capacidad de actuar de forma más directa abriéndose paso hasta el cerebro de su huésped y alterando realmente su comportamiento. En el caso de pequeñas presas, como los ratones, T. gondii puede hacer que se sientan atraídos por la orina de los gatos y, en algunos casos, que vayan directamente a las fauces de los felinos hambrientos, donde el parásito puede comenzar su ciclo de vida una vez más.

Se cree que T. gondii logra su truco de control mental formando quistes en las regiones del cerebro que procesan el miedo y la toma de decisiones, y también puede afectar al comportamiento aumentando los niveles del neurotransmisor dopamina, que está implicado en el comportamiento motivado por la recompensa y la asunción de riesgos.

No sólo los mamíferos peludos y las ballenas pueden contraer Toxoplasma gondii y la enfermedad que provoca, la toxoplasmosis: los humanos también pueden ser portadores. De hecho, según algunas estimaciones, hasta la mitad de todos los habitantes de la Tierra podrían albergar el parásito, y las tasas de infección son mucho más altas en los países en los que las condiciones sanitarias son deficientes o en los que la gente come más carne cruda (al T. gondii le gusta esconderse en el tejido muscular).

Debido a que el parásito no puede completar su ciclo de vida en los seres humanos, en la mayoría de los casos no somos conscientes de que podemos estar infectados. En las personas sanas, la toxoplasmosis provoca una enfermedad leve parecida a la gripe o no presenta ningún síntoma, pero en el caso de las personas con un sistema inmunitario debilitado la enfermedad puede ser, en ocasiones, mortal. El T. gondii puede formar quistes en el interior de las neuronas del cerebro humano y, en personas inmunodeprimidas (como los enfermos de VIH), los quistes pueden crecer y replicarse, provocando una inflamación cerebral mortal, demencia y psicosis.

La enfermedad no puede transmitirse entre humanos, pero sí entre una madre embarazada y el feto, lo que hace que contraer la toxoplasmosis durante el embarazo sea especialmente peligroso. Esto se debe a que el bebé en desarrollo sólo está protegido por los anticuerpos de la madre, pero sus células T, que son las armas más eficaces contra las bacterias y los parásitos, no pueden pasar al feto (si lo hicieran, lo tratarían como si fuera un enorme parásito y lo atacarían). Sin células T que controlen la propagación de los parásitos, éstos podrían multiplicarse de forma incontrolada, causando daños cerebrales o incluso un aborto involuntario.

También puede ser que incluso los que tenemos un sistema inmunitario sano no seamos totalmente inmunes a la influencia de T. gondii. Existen indicios de que la toxoplasmosis puede alterar la personalidad de las personas, aumentando los comportamientos de riesgo y quizás incrementando la posibilidad de desarrollar trastornos mentales como la esquizofrenia, el autismo y la enfermedad de Alzheimer.

En la actualidad, no existe ninguna cura para la toxoplasmosis porque, hasta hace relativamente poco tiempo, se creía que, a excepción de unos pocos casos, la enfermedad era bastante benigna. Sin embargo, ahora el T. gondii se ha convertido en el centro de una intensa investigación por parte de parasitólogos, biólogos y, gracias a sus potenciales características de alteración del comportamiento, de psiquiatras. Uno de los últimos estudios para investigar el parásito se ha llevado a cabo recientemente utilizando la instalación OCTOPUS de la Central Laser Facility (CLF). OCTOPUS (Optics Clustered to Output Unique Solutions) utiliza luz láser para actuar como un microscopio superpotente capaz de captar imágenes de material biológico vivo a nivel molecular.

Para poder desarrollar una cura es importante entender cómo el parásito infesta sus células huésped y cómo se replica. Se sabe que T. gondii tiene una serie de orgánulos especializados (estructuras diminutas que realizan tareas específicas dentro de una célula) denominados micronemas que, al liberar su contenido, permiten al parásito adherirse a las células del huésped, desplazarse y luego invadirlas. Una vez dentro de la célula, el parásito se divide varias veces hasta que los parásitos maduros están completamente formados y son capaces de reventar las células del huésped.

Lo que no se sabe es cómo se divide el parásito para producir un parásito maduro que sea capaz de infectar nuevas células del huésped. La nueva investigación ha sido realizada por el Dr. Javier Periz, del Instituto de Infección, Inmunidad e Inflamación de la Universidad de Glasgow, el Prof. Markus Meissner, de la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich, y el Dr. Lin Wang, de la Instalación Central de Láser del STFC. El estudio, publicado en la revista Nature Communications, se centró en responder a dos preguntas clave sobre este proceso. En primer lugar, cómo se asegura el parásito de que los orgánulos de los micronemas están situados en la posición correcta en el parásito maduro para garantizar la máxima infección; y, en segundo lugar, qué ocurre con estos orgánulos después de cada ronda de división.

Utilizando las técnicas de microscopía de superresolución disponibles en el CLF, el equipo fue capaz de rastrear la ubicación de los micronemas con una precisión de unas decenas de nanómetros durante el proceso de división. Pudieron demostrar que existe una red de pistas móviles que el parásito utiliza para transportar las proteínas, llamadas adhesinas, que utiliza como una especie de pegamento para adherirse a la célula huésped.

También descubrieron que los orgánulos se producen en cada ronda de división y pasan de la célula madre a las células hijas. Este reciclaje de orgánulos significa que el parásito es capaz de recuperar materiales valiosos que son necesarios para que T. gondii se propague y se convierta en un parásito infeccioso maduro. Esto también significa que, a pesar de ser un parásito (que, por definición, explota los recursos de otros), T. gondii es capaz de reciclar sus propios recursos y ver que nada se desperdicia para asegurar su supervivencia dentro de la célula infectada. Ver que un parásito utiliza sus recursos de forma tan eficiente es un hallazgo único.

Este avance abrirá una nueva área de investigación que tendrá el potencial de desarrollar tratamientos que podrían interrumpir este proceso y evitar que el parásito se replique y desarrolle. Entender el papel de las adhesinas significa que los científicos podrían desarrollar herramientas moleculares para interrumpir la red y ‘desgarrar’ y romper las vías para detener su transporte, evitar que el parásito se adhiera a sus células huésped y, por tanto, hacer que no sea infeccioso.

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