Según un estudio reciente de la Organización de las Naciones Unidas, la población mundial llegará a los 9.600 millones en el año 2050. A comienzos del próximo siglo, el número de personas podría superar los 16.600 millones. La población aumentará de manera espectacular en las regiones más pobres del mundo, lo que provocará importantes problemas relacionados con la necesidad de agua y alimentos. Se calcula que la demanda mundial de proteínas animales habrá aumentado un 50% de aquí a 2030, en parte debido a la emergencia de las clases medias en los países en desarrollo y a sus nuevos hábitos de consumo. Habrá un incremento importante en los censos de animales de producción y como consecuencia la Sanidad Animal tendrá cada vez más importancia.


Hoy en día, la Sanidad Animal, la Salud Pública, el Medio Ambiente, así como la Biomedicina, Producción Animal y Seguridad Alimentaria están íntimamente relacionadas. Así nace la actual iniciativa “One World, One Health”, cuya intención es la de aglutinar el conocimiento y la investigación biológica, a todos los niveles (medicina humana, veterinaria y ciencias ambientales), a fin de conseguir mejorar la VIDA de todas las especies que compartimos el planeta. Trabajando juntos, se puede lograr más para mejorar la salud en todo el mundo y la profesión veterinaria tiene la responsabilidad de asumir un papel de liderazgo importante en ese esfuerzo (Rodríguez-Ferri, 2012).


Los últimos estudios epidemiológicos, muestran que el 60% de los patógenos humanos son de origen animal y que el 75% de las enfermedades animales emergentes pueden trasmitirse a humanos, es decir, son de carácter zoonótico.


La intensificación de la producción ganadera y agrícola durante el siglo XX, provocó la necesidad de la utilización masiva de agentes bactericidas y bacteriostáticos, especialmente antibióticos, a fin de mantener las condiciones sanitarias y los niveles productivos. Sin embargo, la tendencia actual trata de reducir el uso de antibióticos y se dirige hacia la prevención, control y erradicación de los procesos infecciosos en veterinaria, mediante estudios epidemiológicos, el diagnóstico y la vacunación, siendo los elementos clave para el control de la salud animal y en consecuencia de la salud humana.


Afortunadamente son cada vez más las herramientas disponibles para conseguir este objetivo, y en gran medida estas se basan en desarrollos biotecnológicos. Los avances en la Ingeniería genética en los últimos años han supuesto una verdadera revolución en el campo del seguimiento epidemiológico y de la fabricación de nuevos medicamentos, diagnósticos y vacunas. Si bien es cierto que suelen venir promovidos por su aplicación humana, en muchas ocasiones los logros en el campo de la veterinaria son pioneros por razones éticas.


Prescindiendo de los casos excepcionales más vanguardistas y revolucionarios, lo habitual es que por razones económicas, las tecnologías aplicadas a gran escala en los campos de la prevención veterinaria, sigan de cerca, pero un paso por detrás, los avances realizados en la medicina humana. A continuación se muestra de forma general cómo se aplican los procesos biotecnológicos en las áreas de la vacunación y el diagnóstico veterinarios.


Una vacuna, según la definición tradicional, es un microorganismo completo, atenuado o muerto, o una parte de él, que tiene la capacidad de inducir una respuesta inmune protectora y duradera, similar a la generada en una infección natural, pero sin peligro para el individuo vacunado. Desde que Edward Jenner descubrió la primera vacuna frente a la viruela en 1796, estas se han utilizado con éxito frente a numerosos microorganismos. La utilización de las vacunas en sanidad humana y veterinaria ha contribuido enormemente a uno de los mayores logros del siglo XX: el control de las enfermedades infecciosas. Las primeras aplicaciones en Sanidad Animal fueron frente al carbunco, el cólera aviar, el mal rojo porcino o la rabia. 


La vacunación ha sido una herramienta de vital importancia para el control de las enfermedades víricas en humanos. En los países desarrollados, los gobiernos han establecido programas de vacunación que han permitido controlar e incluso erradicar algunas enfermedades tales como la viruela, sarampión, etc. Las estrategias seguidas para controlar las enfermedades víricas en animales son similares a las utilizadas en humanos, sin embargo, en este caso los Gobiernos no intervienen siempre de la misma forma y, consecuentemente, el control de la enfermedad es más difícil. Conviene destacar que los virus favorecen la entrada de otros patógenos oportunistas, por ejemplo bacterias, por lo que la vacunación tiene además un efecto positivo en la reducción del uso de antibióticos.


Las vacunas clásicas se basan en agentes infecciosos manipulados, procedentes de cultivos celulares. Pueden ser:


Vacunas inactivadas: se emplea el agente infeccioso intacto tras eliminar su capacidad infectiva mediante tratamientos físicos (calor) o químicos (formaldehido, tiomerosal, etc.). Son vacunas seguras, pero no activan la respuesta inmune citotóxica, por lo que son menos protectoras y necesitan formularse con adyuvantes potentes. Ejemplos de este tipo de vacunas son las del virus de la influenza equina, que se utiliza desde los años 60, o bacterianas como Yersinia ruckeri y Aeromonas salmonicida para peces o Salmonella para aves y ganado porcino.


Vacunas atenuadas: el agente infeccioso se atenúa generalmente mediante pases sucesivos en cultivo, produciendo una infección leve, sin sintomatología clínica y con gran capacidad inmunogénica. Sin embargo, tienen limitaciones importantes. Por una parte, la enfermedad puede ponerse de manifiesto, aunque levemente, como consecuencia de la vacunación y, por otra, en ocasiones el proceso de atenuación no es total y pueden llegar a revertir surgiendo variantes “salvajes” con capacidad de infectar y diseminarse. La utilización de una vacuna atenuada ha sido clave para lograr la erradicación de la peste bovina en 2011.


Posteriormente, surgieron las Vacunas de subunidades o de antígenos purificados: consisten en preparaciones más o menos puras de alguno de los componentes del virus. Generalmente son componentes proteicos, si bien pueden ser otro tipo de moléculas (por ej. azúcares). Se preparan mediante la extracción y separación de los componentes del agente infeccioso.


El desarrollo de la Biotecnología ha permitido diseñar nuevos tipos de vacunas más seguras y eficaces que reducen o eliminan los riesgos de las clásicas (Brun et al., 2011; Jackwood et al., 2008; Meeusen et al., 2007).


En general, estas nuevas vacunas presentan la gran ventaja de permitir la utilización de sistemas de diagnóstico diferencial (DIVA: Differentiate Infected from Vaccinated Animals), que pueden distinguir cuando un animal ha respondido inmunológicamente frente a un patógeno debido a una vacunación o a una infección. Esta característica de las vacunas DIVA es una herramienta fundamental en los programas de erradicación ya que permiten campañas conjuntas de vacunación/diagnóstico y erradicación mediante sacrificio.


Podemos hablar de tres tipos de “nuevas vacunas”, producidas gracias a los avances biotecnológicos. El primero de ellos es el de las vacunas atenuadas mediante ingeniería genética, como consecuencia de la eliminación del gen o genes virulentos de un patógeno. Al ser una modificación genética, la vacuna puede utilizarse sin peligro de reversión. Un ejemplo es la vacuna de Salmonella para ovejas y aves. Otro caso es la vacuna atenuada del herpesvirus de la enfermedad de Aujeszky mediante la eliminación de la glicoproteína gE que afecta a la virulencia del virus, pero no a su inmunogenicidad. Para aumentar más la seguridad de esta vacuna, se eliminó además el gen tk (timidinakinasa). Es un ejemplo de vacuna con un ensayo DIVA asociado, ya que los animales infectados con el virus desarrollan Ac frente a la proteína gE, mientras que los vacunados no, que ha sido empleada a gran escala demostrando su eficacia en campañas de erradicación. La misma estrategia se ha utilizado en el caso de la rinotraqueitis infecciosa bovina (IBR).


Un segundo grupo lo forman las vacunas basadas en vectores vivos. En este caso se usa un agente no patógeno con capacidad replicativa, que es capaz de producir en el propio organismo la proteína vacunal y producir una respuesta inmune específica frente a ella. El genoma del vector tiene que ser bien conocido y, normalmente, se pueden insertar más de un gen extraño. El virus vaccinia, el canarypox, adenovirus o coronavirus son algunos de los vectores más utilizados. La primera vacuna de este tipo comercializada, se basaba en el virus canarypox como vector, en cuyo genoma se insertó el gen de la hemaglutinina del virus de Newcastle. Otro ejemplo es la vacuna frente a la peste porcina clásica (PPC) basada en la expresión de la glicoproteína E2 del virus, utilizando como vector el virus de Aujeszky con los genes gE y TK delecionados. 


Un tercer tipo lo constituyen las vacunas basadas en proteínas recombinantes que pueden ser péptidos o proteínas completas. Son vacunas no infectivas, biosintéticas, que utilizan distintos sistemas de expresión como Escherichia coli o células de mamífero, aves, insecto, levaduras o plantas para producir el antígeno de interés. La posibilidad de obtener industrialmente proteínas activas ha sido de gran ayuda para el desarrollo y la estandarización de nuevas vacunas y ensayos de diagnóstico y, por lo tanto, para la lucha frente a muchas enfermedades. 


La primera vacuna comercializada basada en una proteína recombinante fue la del virus de la Hepatitis B, producida en levaduras. Existen también ejemplos de vacunas de proteínas recombinantes para bacterias como es el caso de la vacuna para Actinobacillus pleri pneumoniae.


La expresión de proteínas en células de insecto a través del uso de baculovirus como vector, ha sido una de las plataformas más versátiles y utilizadas. Al tratarse de un sistema eucariótico las proteínas que se producen pueden tener modificaciones que les confieren un mayor parecido a la proteína nativa y, por tanto, hace que las proteínas sintetizadas sean inmunológicamente activas. Existen dos vacunas subunidad comercializadas frente al virus de la peste porcina clásica (PPC) que se basan en la expresión de la proteína E2 en el sistema de baculovirus. Estas vacunas permiten un diagnóstico DIVA y han sido utilizadas de forma generalizada. Otro ejemplo es la vacuna de circovirus porcino (PCV), basada en la expresión de la proteína de la cápsida viral. En el caso concreto de la expresión de proteínas que forman la cápsida de ciertos virus, se ha observado que se ensamblan dando lugar a estructuras tan similares a la de la cápsida del virus nativo, que es incluso imposible distinguirlas. Dichas estructuras se denominan VLPs, por las siglas en inglés “Virus Like Particles”, y son muy inmunogénicas. La mayoría de las VLPs descritas se han producido en el sistema de baculovirus (Crisci, Bárcena y Montoya, 2012; Liu et al., 2012; Roy y Noad, 2008). Son muy seguras, puesto que no llevan ADN infectivo, y muy inmunogénicas ya que son prácticamente idénticas al virus. Además, son estructuras muy estables y pueden asociarse a ensayos DIVA. Hay descritas más de 100 VLPs de 35 familias virales distintas (Parvoviridae, Caliciviridae, Birnaviridae, Picornaviridae…) (Zeltins, 2013). En la Figura 1 se muestra una fotografía de microscopía electrónica de cápsidas recombinantes de parvovirus porcino.


Además, las VLPs son muy eficaces como sistemas para presentar al sistema inmune, regiones inmunogénicas (epítopos) de cualquier patógeno de interés. Las secuencias de ADN que codifican por dichos epítopos, se introducen dentro del gen de la proteína de la cápsida, expresándose a la vez. De esta forma, en cada VLP hay varias copias del epítopo, generándose una respuesta inmune frente a la cápsida y frente al epítopo. Existen numerosos trabajos que describen su capacidad protectora (Antonis et al., 2006; Rueda et al., 1999).


Finalmente, tenemos las vacunas de ADN. Se trata de moléculas de ADN en las que se introduce el gen que codifica la proteína diana frente a las que se quiere inmunizar. Cuando se inyecta, el ADN llega al núcleo celular poniéndose en marcha la maquinaria para sintetizar la proteína que desencadenará la respuesta inmune. Uno de los riesgos de estas vacunas, si bien es bajo, es que el ADN pueda integrarse en el ADN de la célula y provoque la transformación celular. Actualmente existen al menos dos vacunas de ADN comercializadas en Sanidad Animal: una frente al virus del Oeste del Nilo (WNV), que afecta fundamentalmente a caballos y puede también infectar aves y humanos, que está basada en la proteína de la cápsida y otra frente al virus de la necrosis hematopoyética infecciosa del salmón (IHN).


Debido a las ventajas que conllevan la utilización de las vacunas recombinantes, cabe pensar que cada vez se usarán más en Sanidad Animal. Sin embargo, a pesar de ofrecer mayor seguridad que las vacunas convencionales, tienen que cumplir requerimientos muy estrictos para su aprobación que dificultan su comercialización.


A pesar de los avances biotecnológicos, hay enfermedades para las que no se ha conseguido ninguna vacuna eficaz, y por tanto, la única forma de control es el diagnóstico y el sacrificio de los animales infectados. Cuanto antes se detecte la enfermedad y más sensible y específico sea el diagnóstico, mejor será el control de la misma. Por otra parte, en el caso de enfermedades endémicas menos relevantes, en donde solo se ven afectados los índices productivos de las explotaciones, el seguimiento serológico de esas patologías constituye una herramienta clave en la gestión sanitaria de las mismas, permitiendo establecer pautas de manejo y programas de vacunación para mantener un equilibrio patógeno-hospedador que afecte lo menos posible a los parámetros productivos.


Tanto los servicios de sanidad oficiales de cada Estado, como los veterinarios y gestores sanitarios de las explotaciones pecuarias, demandan continuamente sistemas de diagnóstico más rápidos, eficaces y seguros. Esto promueve la constante mejora de los procesos diagnósticos veterinarios y, de nuevo aquí, la biotecnología vuelve a ser clara protagonista.


La biotecnología aporta nuevas herramientas diagnósticas de gran utilidad sobre todo en aquellos casos en los que los microorganismos no pueden cultivarse, ya que permiten identificarlos sin necesidad de aislarlos. El diagnóstico puede hacerse de forma directa a través de la detección del agente infeccioso mediante técnicas inmunológicas o moleculares, o indirectamente, a través de la detección de anticuerpos específicos frente al patógeno (inmunidad humoral) o de citoquinas (inmunidad celular).


La investigación en el campo de la biotecnología relacionada con la Sanidad Animal, ha dado lugar fundamentalmente a una serie de reactivos, ensayos de diagnóstico y vacunas, cuyos principales usuarios son las empresas de producción animal, clínicas veterinarias y organismos públicos. Dentro del diagnóstico, los inmunoensayos y el diagnóstico molecular son las áreas donde más han influido los avances biotecnológicos. En la primera, los anticuerpos monoclonales han sido fundamentales para obtener nuevos ensayos más sensibles y específicos, y existen empresas en España que realizan la producción y distribución de los mismos. Pero ha sido el diagnóstico molecular donde más se han notado los grandes progresos biotecnológicos. Las distintas técnicas de amplificación, hibridación y secuenciación, han favorecido el incremento de nuevos ensayos y sus aplicaciones. 


Por otra parte, en el sector de las vacunas también se observa un aumento paulatino del número de vacunas originadas a través de procesos biotecnológicos, si bien, el futuro es más incierto. La investigación y los ensayos necesarios previos, así como todos los procesos regulatorios que hay que pasar, antes de llegar con una vacuna al mercado, hace que muchas empresas no los puedan afrontar.


Según datos de Veterindustria del año 2012, en las grandes compañías farmacéuticas, el peso de los productos veterinarios apenas alcanza el 2 % de sus facturaciones. Sin embargo, las estimaciones del volumen de negocio mundial de estos productos arrojan una cifra de 16.070.000.000 €. El volumen de los biológicos (vacunas y diagnósticos) utilizados en Sanidad Animal alcanza los 3.535.400.000 € (un 22 %). Los diagnósticos facturan anualmente 257.120.000 €, siendo el mercado español 12.850.000 € (un 5 %) (Figura 4).


El crecimiento del mercado de biológicos es moderado, del orden de un 3 % anual. Ello se debe a la caducidad de las patentes, sin que se produzca un número superior de nuevas patentes. En cuanto a los métodos diagnósticos, debería mantenerse de manera estable, pues el futuro habrá de basarse en la obtención de nuevas tecnologías que permitan analizar mayor número de parámetros por muestra, de forma rápida y manteniendo la máxima sensibilidad. Con ello se logrará el abaratamiento de los costes que permitan optimizar la producción y, consecuentemente, su utilización será más generalizada y tendrá consecuencias positivas en el bienestar animal.


La aplicación de los avances biotecnológicos en el sector de la sanidad animal tiene grandes perspectivas de crecimiento futuro. Para ello, la investigación y el posterior desarrollo tienen que ir de la mano y siempre teniendo en cuenta las demandas y necesidades del sector.