La estrategia genética revierte la resistencia a los insecticidas

Los insecticidas juegan un papel central en los esfuerzos para contrarrestar los impactos globales de la malaria y otras enfermedades transmitidas por mosquitos, que causan unas 750.000 muertes cada año. Estos productos químicos específicos para insectos, cuyo desarrollo y comercialización cuestan más de 100 millones de dólares, también son fundamentales para controlar los daños en los cultivos provocados por insectos que plantean un desafío para la seguridad alimentaria.

Pero en las últimas décadas, muchos insectos se han adaptado genéticamente para volverse menos sensibles a la potencia de los insecticidas. En África, donde los mosquiteros tratados con insecticida de larga duración y la fumigación de interiores son armas importantes en la lucha contra la malaria, muchas especies de mosquitos en todo el continente han desarrollado resistencia a los insecticidas que reduce la eficacia de estas intervenciones clave. En ciertas áreas, se espera que el cambio climático exacerbe estos problemas.

Biólogos de la Universidad de California en San Diego ahora han desarrollado un método que revierte la resistencia a los insecticidas utilizando la tecnología CRISPR/Cas9. Como se describe en Comunicaciones de la naturaleza, los investigadores Bhagyashree Kaduskar, Raja Kushwah y el profesor Ethan Bier del Tata Institute for Genetics and Society (TIGS) y sus colegas utilizaron la herramienta de edición genética para reemplazar un gen resistente a los insecticidas en moscas de la fruta con la forma normal sensible a los insecticidas, un logro que podría reducir significativamente la cantidad de insecticidas utilizados.

«Esta tecnología también podría usarse para aumentar la proporción de una variante genética natural en los mosquitos que los vuelve refractarios a la transmisión o a los parásitos de la malaria», dijo Bier, profesor de Biología Celular y del Desarrollo en la División de Ciencias Biológicas de la UC San Diego y senior autor del artículo.

Los investigadores utilizaron un tipo modificado de impulso genético, una tecnología que utiliza CRISPR/Cas9 para cortar genomas en sitios específicos, para difundir genes específicos en una población. A medida que uno de los padres transmite elementos genéticos a su descendencia, la proteína Cas9 corta el cromosoma del otro padre en el sitio correspondiente y la información genética se copia en ese lugar para que todos los descendientes hereden el rasgo genético. El nuevo impulso genético incluye un complemento que Bier y sus colegas diseñaron previamente para sesgar la herencia de variantes genéticas simples (también conocidas como alelos) cortando al mismo tiempo una variante genética no deseada (p. ej., resistente a los insecticidas) y reemplazando con la variante preferida (p. ej., susceptible a insecticidas).

En el nuevo estudio, los investigadores emplearon esta estrategia de «impulso alélico» para restaurar la susceptibilidad genética a los insecticidas, de forma similar a los insectos en la naturaleza antes de haber desarrollado resistencia. Se centraron en una proteína de insecto conocida como canal de sodio dependiente de voltaje (VGSC), que es un objetivo para una clase de insecticidas ampliamente utilizada. La resistencia a estos insecticidas, a menudo llamada resistencia al derribo, o «kdr,resulta de mutaciones en el vgsc gen que ya no permite que el insecticida se una a su objetivo de proteína VGSC. Los autores reemplazaron un resistente energía mutación con su contraparte natural normal que es susceptible a los insecticidas.

Comenzando con una población compuesta por 83% energía alelos (resistentes) y 17% de alelos normales (susceptibles a insecticidas), el sistema de conducción alélica invirtió esa proporción a 13% resistentes y 87% de tipo salvaje en 10 generaciones. Bier también señala que las adaptaciones que confieren resistencia a los insecticidas tienen un costo evolutivo, lo que hace que esos insectos sean menos aptos en un sentido darwiniano. Por lo tanto, combinar el impulso genético con la ventaja selectiva de la variante genética de tipo salvaje más adecuada da como resultado un sistema altamente eficiente y cooperativo, dice.

Se podrían desarrollar sistemas de impulsos alélicos similares en otros insectos, incluidos los mosquitos. Esta prueba de principio agrega un nuevo método a las cajas de herramientas de control de plagas y vectores, ya que podría usarse en combinación con otras estrategias para mejorar las medidas basadas en insecticidas o de reducción de parásitos para reducir la propagación de la malaria.

«A través de estas estrategias de reemplazo de alelos, debería ser posible lograr el mismo grado de control de plagas con mucha menos aplicación de insecticidas», dijo Bier. «También debería ser posible diseñar versiones autoeliminatorias de impulsos alélicos que estén programados para actuar solo de manera transitoria en una población para aumentar la frecuencia relativa de un alelo deseado y luego desaparecer. Dichos impulsos alélicos que actúan localmente podrían volver a aplicarse según sea necesario para aumentar la abundancia de un rasgo preferido que ocurre naturalmente con el punto final final de que no queden OMG en el medio ambiente».

«Una posibilidad emocionante es usar impulsos alélicos para introducir versiones novedosas de VGSC que sean aún más sensibles a los insecticidas que los VGSC de tipo salvaje», sugirió Craig Montell (UC Santa Barbara), coautor de este estudio. «Esto podría potencialmente permitir que se introduzcan niveles aún más bajos de insecticidas en el medio ambiente para controlar plagas y vectores de enfermedades».

Los autores del estudio son: Bhagyashree Kaduskar (UC San Diego y Tata Institute for Genetics and Society), Raja Babu Singh Kushwah (UC San Diego y Tata Institute for Genetics and Society), Ankush Auradkar (UC San Diego), Annabel Guichard (UC San Diego and Tata Institute for Genetics and Society), Menglin Li (UC Santa Barbara), Jared Bennett (UC Berkeley), Alison Henrique Ferreira Julio, John Marshall (UC Berkeley), Craig Montell (UC Santa Barbara) y Ethan Bier (UC San Instituto Diego y Tata de Genética y Sociedad).

Fuente de la historia:

Materiales proporcionado por Universidad de California – San Diego. Original escrito por Mario Aguilera. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.