La estampado genética podría desinfectar a los mosquitos y compendiar la propagación de enfermedades

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Los mosquitos transmiten virus que causan enfermedades potencialmente mortales como el Zika, el dengue y la fiebre amarilla. Una nueva investigación financiada por el Ejército de los EE. UU. Utiliza la edición de genes para esterilizar algunos mosquitos machos y retrasar la propagación de estas enfermedades.

Investigadores del Instituto de Biotecnología Colaborativa del Ejército y la Universidad de California en Santa Bárbara utilizaron una herramienta de edición de genes conocida como CRISPR-Cas9 para apuntar a un gen específico relacionado con la fertilidad en mosquitos machos. CRISPR-Cas9 es una herramienta de edición del genoma que está creando un gran revuelo en el mundo de la ciencia, según yourgenome.org. Es «más rápido, más barato y más preciso que las técnicas de modificación del ADN anteriores y tiene una amplia gama de aplicaciones potenciales».

Los investigadores experimentaron con el Aedes aegypti mosquitos, que se encuentran en regiones tropicales, subtropicales y templadas de todo el mundo. El estudio, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, identificó cómo una mutación puede suprimir la fertilidad de los mosquitos hembras.

«Este es otro ejemplo importante y emocionante de cómo las herramientas de biología sintética están demostrando una utilidad sin precedentes», dijo el Dr. James Burgess, director del programa ICB para el Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de EE. UU., Ahora conocido como DEVCOM, Laboratorio de Investigación del Ejército. «En este caso, es un aumento en la precisión de una motosierra a un bisturí lo que conduce al resultado bioquímico correcto que podría reducir sustancialmente la población de un mosquito altamente infeccioso».

Para manejar las poblaciones, los científicos utilizan una práctica de control de vectores llamada técnica de insectos estériles en la que crían muchos insectos machos estériles y luego liberan a estos machos en cantidades que abruman a sus contrapartes silvestres. Las hembras que se aparean con machos estériles antes de encontrar uno fértil se vuelven estériles, disminuyendo así el tamaño de la siguiente generación.

Repetir esta técnica varias veces tiene el potencial de reducir la población porque cada generación es más pequeña que la anterior; la liberación de un número similar de machos infértiles tiene un efecto más fuerte con el tiempo.

La técnica de los insectos estériles es eficaz en el manejo de una serie de plagas agrícolas, incluida la mosca mediterránea de la fruta, una plaga de cultivos en California. También se ha intentado con mosquitos Aedes aegypti, pero con poco éxito.

En el pasado, los científicos utilizaron productos químicos o radiación para esterilizar a los machos de Aedes aegypti, pero los productos químicos o la radiación han tenido un impacto tan fuerte en la salud de los mosquitos que han tenido menos éxito en el apareamiento con las hembras, lo que compromete la eficacia de la técnica de los insectos estériles.

El equipo de investigación quería identificar un enfoque más específico con menos daño colateral, mediante la mutación de un gen en los mosquitos que causaba específicamente la infertilidad masculina sin afectar de otro modo la salud de los insectos.

«Cuando CRISPR / Cas9 salió hace varios años, ofreció nuevas oportunidades para hacer cosas que antes no se podían hacer», dijo el Dr. Craig Montell, profesor distinguido de UC Santa Barbara. «Entonces, parecía el momento adecuado para que empezáramos a trabajar en Aedes aegypti».

Usando la edición de genes en el Aedes aegypti macho, los investigadores encontraron que los mosquitos machos mutantes no producían esperma y, a diferencia de los esfuerzos anteriores, los sementales estériles estaban completamente sanos; sin embargo, el equipo no estaba seguro de si el esperma, incluso si era defectuoso en el esperma de los machos estériles, era necesario para esterilizar a las hembras de los mosquitos, o si la transferencia de semen era suficiente.

En un experimento, los investigadores introdujeron 15 machos mutantes en un grupo de 15 hembras durante 24 horas. Luego cambiaron los machos por 15 machos salvajes y los dejaron allí.

«Básicamente, todas las hembras permanecieron estériles», dijo Montell. «Esto confirmó que los machos pueden suprimir la fertilidad femenina sin producir esperma».

Luego, los investigadores decidieron determinar cómo influyó el tiempo en el efecto. Expusieron a las hembras a machos mutantes durante diferentes períodos de tiempo. Los científicos notaron poca diferencia después de 30 minutos, pero la fertilidad femenina disminuyó rápidamente después de eso. Montell notó que las hembras copularon dos veces en promedio, incluso durante los primeros 10 minutos. Esto indicó que las hembras deben aparearse con muchos machos estériles antes de ser esterilizadas.

La combinación de hembras con machos durante cuatro horas reduce la fertilidad femenina al 20% de los niveles normales. Después de ocho horas, los números comenzaron a estabilizarse alrededor del 10%.

Según Montell, las poblaciones de Aedes aegypti podrían recuperarse fácilmente de una caída del 80% en la fertilidad. El éxito de la técnica de los insectos estériles se debe a las liberaciones sucesivas y sucesivas de machos estériles, en las que cada liberación será más eficaz que la anterior, ya que los machos estériles representan una proporción cada vez mayor de la población.

El equipo planea continuar investigando los comportamientos de apareamiento de los mosquitos y la fertilidad. Están ideando una forma de mantener reservas de machos para que solo sean estériles por naturaleza y no en el laboratorio. Además, están caracterizando el comportamiento de apareamiento de los machos para descubrir nuevas formas de suprimir las poblaciones de mosquitos.

«Nos hemos interesado mucho en estudiar muchos aspectos del comportamiento en Aedes aegypti porque estos mosquitos impactan la salud de muchas personas «, dijo Montell.» Hay una pandemia cada año debido a enfermedades transmitidas por mosquitos.

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