El uso de pez cebra como modelo animal para estudios tempranos en toxicología

Embrión de pez cebra de 24 horas post-fertilización

Como habréis podrido comprobar, esta es la primera vez que escribo en el blog de mi empresa y antes de continuar me gustaría puntualizar que a lo largo de mi carrera como científico, he trabajado con multitud de modelos animales, desde anfibios urodelos (tritón jaspeado) pasando por mamíferos roedores (ratón, rata) y lagomorfos (conejos) hasta llegar finalmente a encontrarme con nuestro amigo, el pez cebra. Pues bien, personalmente no tengo ninguna duda (siempre lo digo cuando doy una charla científica) que este modelo animal es mi preferido, el que más me fascina, por muchas razones, pero sobre todo, por las posibilidades que ofrece al investigador en multitud de áreas de estudio.

Hoy, me voy a centrar en uno de los aspectos fundamentales del uso del pez cebra en la investigación actual y es el uso del embrión de este animal como modelo para estudiar y evaluar la toxicidad de los compuestos, tanto para el ámbito del desarrollo de nuevos fármacos como para evaluación de compuestos químicos, cosméticos y en ensayos de ecotoxicidad.

Desde el principio de los tiempos en el campo del desarrollo farmacéutico, siempre ha existido la necesidad de contar con modelos que aporten una elevada cantidad de información al investigador y que su uso suponga un bajo coste, con el objetivo final de eliminar de la lista cuanto antes, aquellos compuestos que sean potencialmente perniciosos para el ser humano.

El embrión de pez cebra se ha propuesto como un modelo puente entre los ensayos simples basados en cultivos celulares y los ensayos de validación biológica llevados a cabo en animales superiores como es el caso de los mamíferos y específicamente en ratón. No obstante, hoy en día (y difícilmente en un futuro cercano) el pez cebra no puede reemplazar a los modelos de roedor, pero si ser complementario a ellos, siendo particularmente útil para desarrollar ensayos rápidos y a bajo coste, obteniéndose gran cantidad de información en las primeras etapas del desarrollo de un fármaco.

Entre las características más atractivas del modelo de embrión del pez cebra destacan su pequeño tamaño, su rápido desarrollo y que es transparente las 24 primeras horas de vida, lo que permite estudiar los efectos tóxicos de los compuestos directamente bajo un estereomicroscopio. Además, se necesita muy poca cantidad del nuevo compuesto a estudio para hacer los ensayos de toxicidad.

La organogénesis de los principales órganos se completa al día 5 después de la fertilización. Además, la mayoría de las rutas celulares y moleculares relacionadas con la respuesta a compuestos químicos y al estrés inducido por ellos están conservadas entre el pez cebra y los mamíferos. Tal es así, que el pez cebra comparte un 70% de su genoma con el ser humano y si nos centramos en los genes que producen enfermedades, este porcentaje se incrementa hasta un 82%, siendo por lo tanto un modelo con una alta capacidad de predicción, convirtiéndose en un modelo cada vez mas interesante en la investigación traslacional (lo que ocurre en pez, ocurrirá con una alta probabilidad en humanos).

En este sentido, se está incrementando el uso de pez cebra en estudios toxicológicos, donde además de evaluar compuestos farmacéuticos, se hacen estudios de toxicidad de metales pesados, pesticidas, biocidas agrícolas y últimamente, para el estudio de nanopartículas. Así, disponemos de ensayos que nos permiten determinar multitud de parámetros como son  i) la toxicidad aguda, donde podemos obtener datos de toxicidad en horas; ii) ensayos de hepatotoxicidad que permiten detectar malformaciones y disfunciones en el hígado; iii) ensayos de cardiotoxicidad, para detectar compuestos que afecten al corazón y sistema circulatorio o iv) ensayos de neurotoxicidad, que permite detectar la toxicidad en el sistema nervioso central y periférico de los compuestos a estudio.

No obstante, no es oro todo lo que reluce y el pez cebra, aunque tiene multitud de características que lo hacen casi el modelo ideal para la investigación, tiene “sus taras”. Pero para quién esté interesado en estas debilidades, tendrá que esperar a mi próxima entrada del blog que será…¡estad atentos!