Thesis:

Selección de alelos del Complejo Mayor de Histocompatibilidad (MHC) de salmónidos como indicadores de resistencia o susceptibilidad a Piscirickettsia salmonis

La industria salmonicultora nacional se ha visto constantemente amenazada por diversos patógenos que generan grandes pérdidas y afectan la capacidad exportadora del país. Entre ellos, destaca Piscirickettsia salmonis (P. salmonis), una de las amenazas más persistentes y de mayor impacto. Aunque distintos grupos de investigación han desarrollado vacunas contra P. salmonis, estas han mostrado baja efectividad a largo plazo y provocan estrés en los peces. Como alternativa, la selección de individuos naturalmente resistentes mediante el uso de marcadores genéticos permite acelerar la obtención de ejemplares más resistentes. En este contexto, los genes del Complejo Mayor de Histocompatibilidad (MHC) son especialmente relevantes por su estrecha relación con la respuesta inmune y la resistencia a enfermedades en salmónidos. El MHC es una región altamente polimórfica cuyos productos participan directamente en la respuesta inmune adaptativa, presentando fragmentos antigénicos a los linfocitos T. En salmónidos, los genes del MHC clase I y II conservan funciones similares a los de mamíferos, pero con mayor variabilidad genética debido a la ausencia de ligadura entre ellos. Estudios previos han identificado la expresión predominante de los loci clásicos DAA y DAB (MHC clase II) y UBA (MHC clase I). Esta tesis presenta la identificación y caracterización de alelos del MHC clase I y II como marcadores inmunogenéticos de resistencia o susceptibilidad a P. salmonis en salmónidos cultivados. Se trabajó con Salmo salar, Oncorhynchus mykiss y Oncorhynchus kisutch, utilizando muestras provenientes de brotes naturales y de desafíos controlados con la bacteria. La diversidad alélica se analizó mediante PCR, DGGE, secuenciación de ADN y análisis bioinformáticos y estadísticos. En el MHC clase I, junto al locus UBA se detectaron genes no clásicos y pseudogenes que dificultaron el análisis de asociación con resistencia. En cambio, el MHC clase II mostró una alta diversidad alélica comparable a poblaciones naturales. El análisis evolutivo indicó que la recombinación y la selección positiva son claves en la generación de esta diversidad. Finalmente, la comparación entre individuos sobrevivientes y muertos por infección permitió identificar alelos del MHC clase II fuertemente asociados con resistencia o susceptibilidad a P. salmonis en las tres especies. Estos resultados respaldan el uso de dichos alelos como marcadores en programas de selección genética orientados a producir poblaciones más resistentes a la enfermedad.

The national salmon farming industry has been constantly threatened by various pathogens that cause significant losses and weaken the country’s export capacity. Among them, Piscirickettsia salmonis (P. salmonis) stands out as one of the most persistent and impactful threats. Although several research groups have developed vaccines against P. salmonis, these have shown low long-term effectiveness and cause stress in fish. As an alternative, the selection of naturally resistant individuals through the use of genetic markers offers a way to accelerate the development of resistant stocks. In this context, genes from the Major Histocompatibility Complex (MHC) are particularly relevant due to their close relationship with immune response and disease resistance in salmonids. The MHC is a highly polymorphic gene region whose products directly participate in the adaptive immune response by presenting antigenic fragments to T lymphocytes. In salmonids, MHC class I and II genes retain similar functions to those in mammals but exhibit greater genetic variability due to the absence of linkage between them. Previous studies have identified predominant expression of the classical loci DAA and DAB (MHC class II) and UBA (MHC class I). This thesis presents the identification and characterization of MHC class I and II alleles as immunogenetic markers of resistance or susceptibility to P. salmonis in cultured salmonids. The study involved Salmo salar, Oncorhynchus mykiss, and Oncorhynchus kisutch, using samples obtained from natural outbreaks and controlled infection challenges. Allelic diversity was analyzed through PCR, DGGE, DNA sequencing, and bioinformatic and statistical analyses. In MHC class I, together with the UBA locus, non-classical genes and pseudogenes were detected, complicating the analysis of associations with disease resistance. In contrast, MHC class II showed high allelic diversity comparable to that of natural populations. Evolutionary analysis indicated that recombination and positive selection are key drivers of this diversity. Finally, comparing surviving and deceased individuals revealed MHC class II alleles strongly associated with resistance or susceptibility to P. salmonis in the three species studied. These results support the use of such alleles as genetic markers in breeding programs aimed at developing salmonid populations more resistant to this disease.