Árbol de neem, especie presente en México y Colombia con compuestos para enfrentar al dengue y la malaria

Las condiciones geográficas y climáticas de México y Colombia son propicias para la prevalencia de enfermedades tropicales como el dengue y la malaria.

En México, durante la semana epidemiológica 49, se han confirmado 925 nuevos casos de dengue, 825 de dengue con datos de alarma y 74 de dengue severo, y en todo el año, se ha registrado un total de 27.224. Veracruz es la entidad con mayor cantidad de casos, mientras que en Ciudad de México, Chihuahua y Tlaxcala no han presentado casos y el Estado de México y Zacatecas son las que menos tienen. 

En Colombia, con corte al 23 de abril de este año, se registraron 32.645 casos de dengue que, según el Ministerio de Salud y Protección Social, representan un aumento superior al 100 % con respecto al mismo periodo de 2021 y 2022. En la malaria también ha habido incrementos: con corte al 1 de abril se registraron 15.828 casos, 366 más que los ocurridos en el mismo periodo de 2022.

Ambas enfermedades son causadas por mosquitos vectores: Aedes aegypti para el dengue y especies del género Anopheles para la malaria, que a través de su picadura transmiten el virus o el parásito, respectivamente, a humanos. “En Colombia todo el año hay transmisión de malaria. Los mosquitos Anopheles, por ejemplo, habitan en lugares que están por debajo de los 1.600msnm y el 85 % del territorio colombiano cumple con ese requisito. Además, si tenemos en cuenta el cambio climático, la situación se puede agudizar”, señala Paula Andrea Urrea Aguirre, estudiante de la Maestría en Biología de la Universidad de Antioquia (UdeA) e integrante del Grupo de Malaria de la misma institución.

DESARROLLO

En este contexto, investigadores en biología y biotecnología de la UdeA y de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín se dieron a la tarea de desarrollar y hacer ensayos con nanoformulados, que son la unión de dos líquidos que no se mezclan entre sí (como agua y aceite), sometidos a altas energías para romper las partículas de aceite.

“Hablamos de nanoformulados y no de formulados porque esas partículas quedan de un tamaño diminuto, por debajo o alrededor de los 400 nanómetros (200 veces más pequeñas que el grosor de un cabello), un hecho que a su vez facilita la interacción de los compuestos con los insectos”, apunta Duván Enrique Dueñas López, estudiante de la Maestría en Ciencias - Biotecnología de la UNAL Sede Medellín e integrante del Grupo de Biotecnología Industrial de la Institución.

Estos nanoformulados se obtienen del árbol de neem (Azadirachta indica) presente en México y Colombia, que se ha demostrado que tienen compuestos repelentes e insecticidas en todas sus partes (semillas, tallos, hojas, frutos, etc.), y que además sería una alternativa más eficiente, rentable y respetuosa con el medioambiente para controlar los vectores.

El profesor Fernando Orozco Sánchez, de la Facultad de Ciencias de la UNAL Sede Medellín y uno de los líderes de la investigación, explica que “trabajamos con extractos de células vegetales del árbol de neem, es decir con extractos de células desdiferenciadas cultivadas en biorreactores. Este método de producción ofrece ventajas significativas en términos tanto de eficiencia como de sostenibilidad. Con los biorreactores es posible ejercer un control preciso sobre las variables de operación durante el proceso de producción, lo que se traduce en una mejora en la calidad de los compuestos activos obtenidos”.

Esta metodología conserva y utiliza el material genético del árbol de neem, "lo que permite manipular estratégicamente las condiciones de cultivo para maximizar la producción de estos compuestos”.

Señala además que “la producción de las células invitro (en el laboratorio) libera el proceso de las restricciones impuestas por las condiciones climáticas, permitiendo la producción continua durante todo el año. Y por último, otra ventaja clave es su eficiencia en términos de uso de espacio, pues, a diferencia del cultivo tradicional de árboles, que requiere extensas áreas de tierra, el cultivo invitro es más compacto y se puede realizar en espacios reducidos”.

ENSAYOS EN LOS INSECTOS

Los dos grupos de investigación se unieron para poner a prueba los nanoformulados en los mosquitos y evaluar cómo estos afectan sus etapas de desarrollo y al parásito Plasmodium vivax, responsable de la malaria.

Al respecto, la investigadora Urrea explica que trabajaron "con mosquitos Anopheles de una colonia de la Fundación Oswaldo Cruz de Manaos (Brasil), a los cuales les suministramos en el alimento un nanoformulado obtenido a partir de aceite de semilla de neem. Así, encontramos que el grupo que lo ingirió a una concentración de 100ppm (partes por millón) tuvo una reducción significativa en la media de huevos ovipositados: 260,3 frente a 479,7 del grupo de control (que no ingirió nanoformulación). Además, el porcentaje de huevos que lograron eclosionar disminuyó a un 50,3 %”.

Los impactos en la longevidad del insecto serían clave en el control de la malaria, ya que el parásito –que se aloja en su interior– necesita al menos 15 días para desarrollarse. Asimismo, con respecto a Plasmodium vivax, encontraron que la cantidad de oocistos disminuyó hasta 8 veces después de ingerir la nanoemulsión, lo que significa una reducción significativa en la tasa y la intensidad de la infección.

Para Aedes aegypti se evaluó el potencial de los extractos sobre los estadios acuáticos, es decir, cuando los mosquitos aún están en huevos y cuando son larvas. “Los extractos de las células inhibieron tanto la eclosión de los huevos –hasta en un 60 %– como la evolución de las larvas a su estado adulto, hasta en un 50% ”, complementa el investigador Dueñas.

VENTAJAS

En las dosis aplicadas todos los componentes de los extractos son inofensivos para los humanos y no son tóxicos para el medioambiente, de ahí que una posible forma de usarlos sea aplicándolos directamente en los toldillos, la piel, o en las aguas que pueden ser criaderos, como las que permanecen estancadas para reserva, en pozos o piscinas.

Sobre las pruebas mediante ingesta, la magíster Urrea puntualiza que “el reto posterior es optimizar la nanoformulación, de manera que se concentren algunos compuestos y se evalúe una forma de suministro in vivo”.

Los profesionales han identificado que algunas preparaciones son más efectivas que otras, por eso siguen explorando distintas moléculas y concentraciones para dar con la mejor alternativa.

“Como los extractos pueden afectar a diferentes mosquitos, seguimos revisando las formulaciones y su efecto repelente”, complementa Adriana Pabón Vidal, Ph.D. en Biología y coinvestigadora del Grupo Malaria de la UdeA.

Esto último es muy importante, especialmente porque "cuando se utiliza un solo producto las poblaciones de insectos suelen generar resistencia, como está pasando ahora". Por eso es crucial incorporar sustancias de origen natural y que tengan diferentes mecanismos de acción.

Con base en investigaciones como esta, la UNAL Sede Medellín adelanta la creación de la spin-off BioScalis, que busca llevar al mercado productos obtenidos a partir de extractos naturales, células vegetales y materias primas convencionales, para uso cosmético y agronómico (aceites esenciales, pesticidas, antiparasitarios, biofertilizantes, etc.). Su puesta en marcha está prevista para el primer semestre de 2024.