Estrategias de diagnóstico, control y prevención del virus SARS-CoV-2 en la industria alimentaria

La pandemia de COVID-19, causada por el virus SARS-CoV-2, ha supuesto la mayor crisis sanitaria en los últimos 100 años, esta circunstancia ha motivado a instituciones y empresas a poner en marcha estudios que busquen soluciones para proteger frente a infecciones víricas y, en particular, frente al COVID-19. Desde su irrupción muchas han sido las preguntas planteadas alrededor de la transmisión del virus y la enfermedad, una de las incógnitas es la gran cantidad de individuos asintomáticos que portan la enfermedad sin presentar signos de la misma. Este hecho ha despertado un gran interés para buscar cómo potenciar esa inmunidad en individuos susceptibles de desarrollar la enfermedad.

Compuestos con potencial para promover el sistema inmune

El sistema inmune ofrece una amplia variedad de dianas potenciales para la modulación en el tratamiento de enfermedades infecciosas. Las posibilidades disponibles permiten inmunomodulación terapéutica y profiláctica para el tratamiento de apoyo y directo de las infecciones. La suplementación con componentes dietéticos generalmente es necesaria en pacientes críticos. Se sabe que algunos fitofarmacéuticos pueden reducir la severidad y/o duración de las infecciones de las vías aéreas superiores. Por otro lado, la administración de probióticos también promueve la defensa inmune.

En este sentido, una variedad de compuestos (microbianos, herbales o de origen sintético) se han utilizado y todavía se están desarrollando como agentes inmunoestimuladores no específicos para mejorar o modular la respuesta inmune contra patógenos respiratorios en un contexto preventivo o, a veces, también terapéutico. La efectividad de estos agentes suele ser moderada y, por tanto, solo se usan como medidas secundarias de apoyo, aunque su potencial no debería ser subestimado. Entre otros compuestos destaca los suplementos de la vitamina C o el Zinc. Así pues, es conveniente resaltar y estudiar la capacidad inmunoestimuladora de medidas no farmacológicas como estrategia preventiva y complementaria.

En este punto es donde proponemos introducir en el proyecto COVIR, “Desarrollo de estrategias avanzadas para el diagnóstico, control y prevención de virus causantes del síndrome respiratorio agudo en la industria alimentaria”. Este proyecto ha sido presentado al programa de apoyo a los centros tecnológicos en cooperación con las empresas promovido por IVACE y con el apoyo de Fondos FEDER (pendiente de resolución en el momento de publicación).

Desarrollo de modelos in vitro basados en cultivos celulares para valorar el efecto de sustancias inmunomoduladoras

Estamos llevando a cabo este proyecto cuyo objetivo general es estudiar estrategias de diagnóstico, control y prevención del virus SARS-CoV-2 en la industria alimentaria. Dentro de estos objetivos, y en colaboración con empresas de la Comunidad Valenciana, desarrollaremos modelos in vitro basados en cultivos celulares que permitan valorar el efecto de sustancias inmunomoduladoras, presentes o añadidas a alimentos, y que fortalezcan el sistema inmunitario frente a virus respiratorios. En la ejecución del proyecto se han planteado las siguientes fases:

• Investigar las dianas biológicas que permiten estimular el sistema inmunitario de las vías respiratorias para identificar biomarcadores de monitorización.
• Reproducir in vitro el sistema inmunitario de las vías respiratorias basado en el uso de modelos celulares complejos, como modelo para evaluar compuestos inmunomoduladores y antivirales.
• Desarrollar herramientas in vitro basadas en el uso de modelos celulares y biomarcadores moleculares para la identificación y evaluación de compuestos inmunomoduladores y viricidas.
• Investigar la acción de compuestos orales con efecto inmunomodulador y viricida frente a virus y/o patógenos de las vías respiratorias.

Sistemas dinámicos in vitro para evaluar compuestos orales con capacidad inmunomoduladora

Para la identificación y evaluación de la estimulación del sistema inmunitario frente a infección víricas respiratorias se precisa de herramientas de monitorización que permitan simular y reproducir el ambiente donde los compuestos inmunomoduladores deben ejercer su acción. En ese sentido, en el caso de compuestos de ingesta oral es conveniente y necesario considerar 3 aspectos clave:

1.el proceso de digestión gastrointestinal como primera vía de entrada en el organismo de los compuestos de interés, y que permite conocer la bioaccesibilidad de los compuestos 2. la microbiota intestinal, por una lado, como parte del organismo que metaboliza compuestos y cuyos metabolitos generados llevarán a cabo la acción funcional 3. la reproducción del órgano diana, en este caso, las vías respiratorias altas y/o bajas mediante el uso técnicas de cultivo celular complejas basadas en el uso de co-cultivo de células o el uso de sistemas de cultivo 3D.

Por eso, en el proyecto se contemplan estos tres aspectos para la evaluación de compuestos orales con capacidad inmunomoduladora, empleando sistemas dinámicos in vitro que simulan la digestión gastrointestinal y la fermentación colónica, haciendo uso de dos equipos que tenemos disponibles en AINIA:

1. el Digestor dinámico in vitro que simula la digestión gastrointestinal 2. el Digestor Dinámico in vitro de fermentación colónica, que incluye la digestión gastrointestinal y el proceso de fermentación llevado a cabo por la microbiota intestinal.

Para la ejecución del proyecto, en AINIA emplearemos un sistema experimental integrado formado por modelos celulares, que reproduce el sistema respiratorio, y los dos digestores dinámicos in vitro: el Digestor Dinámico in vitro y del Digestor in vitro de fermentación colónica, que simulan el proceso de digestión humana y que replican la patente ES2361983B1 propiedad de AINIA.

Gracias a estos digestores se puede estudiar de forma monitorizada cómo se comportan los componentes de un ingrediente o alimento en el proceso de digestión, así como, la resistencia gastrointestinal de los compuestos activos de ingredientes y alimentos. También estudiaremos la modulación de la microbiota intestinal de compuestos bioactivos a través de metagenómica, la actividad metabólica de dicha microbiota del colon así como la capacidad de la microbiota intestinal de generar metabolitos con mayor actividad biológica que los compuestos bioactivos de los cuales proceden.

Probióticos, agente inmunomodulador de infecciones respiratorias

En este proyecto estudiaremos, entre otros, el efecto de probióticos como agente inmunomodulador de infecciones respiratorias. Se ha demostrado que la suplementación con probióticos reduce la incidencia, duración y gravedad del tracto respiratorio superior infecciones a través de la modulación de la respuesta inmune. El uso de probióticos para el tratamiento o prevención de enfermedades relacionadas con la infección o inflamación intestinal ha sido el foco principal del uso de estos agentes pero estudios recientes han informado que la ingestión de probióticos puede ser beneficiosa para la prevención de enfermedades de las vías respiratorias superiores.

Con esta iniciativa en la que colaboran empresas de la industria alimentaria, pretendemos avanzar en el desarrollo de nuevos ingredientes que favorezcan y potencien el sistema inmune de los consumidores.