Una técnica genética basada en CRISPR erradica los mosquitos de la malaria con más del 99% de eficacia
Por la Dra. Sanchari Sinha Dutta 26 de junio de 2024 
Científicos de la Universidad de California (EE.UU.) han desarrollado una técnica de precisión con insectos estériles para eliminar el principal vector del paludismo africano, el mosquito Anopheles gambiae, y reducir así la transmisión de la enfermedad.
El estudio se publica en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Nuevo y eficaz método de conducción genética basado en CRISPR para controlar la transmisión de parásitos de la malaria
CRISPR puede reducir las enfermedades transmitidas por mosquitos
Estudio: Eliminación de los vectores de la malaria con machos estériles guiados con precisión. Crédito de la imagen: RealityImages / Shutterstock
Antecedentes
La malaria es una enfermedad parasitaria potencialmente mortal que se transmite a los seres humanos a través de la picadura de mosquitos. Según la ficha de 2022 de la Organización Mundial de la Salud (OMS), se calcula que hubo 249 millones de casos de paludismo y 608.000 muertes por esta enfermedad en 85 países.
La distribución generalizada de la vacuna contra la malaria ha evitado eficazmente los peores desenlaces de la enfermedad en los últimos años. Sin embargo, la erradicación de la enfermedad en las regiones más infectadas requiere la eliminación completa del principal mosquito vector de la malaria africana , el Anopheles gambiae.
Los métodos convencionales, incluidas las tecnologías basadas en insecticidas y los controles medioambientales, son cada vez menos eficaces debido a la rápida aparición de poblaciones de mosquitos resistentes a los medicamentos. Esto pone de relieve la necesidad de desarrollar nuevas medidas de control para romper la cadena de transmisión de la enfermedad.
La técnica del insecto estéril (TIE) es una prometedora medida de control que actúa mediante la suelta masiva de machos estériles, que localizan, copulan y esterilizan de forma natural a sus compañeras hembras monándricas (que sólo tienen una pareja sexual masculina).
Los procesos de esterilización convencionales incluyen la transferencia de esperma defectuoso radioesterilizado y la cópula con un macho sin esperma. El desarrollo de un sistema de TIE genética escalable en mosquitos requiere una combinación de sistemas precisos de esterilización de machos y eliminación de hembras. Es lo que se denomina TIE guiada por precisión.
En este estudio, los científicos han desarrollado una TIE guiada con precisión en Anopheles gambiae para la esterilización inducible y programada de machos y la eliminación de hembras, que puede utilizarse a gran escala en operaciones de TIE.
Desarrollo de una técnica de esterilización de insectos guiada con precisión
Los científicos desarrollaron una línea de ARN multiguía (ARNg) dirigida al locus esencial femenino bien caracterizado doublesexF (dsxF) y a los genes de fertilidad masculina Zero population growth (zpg) y β2-tubulina (β2).
Utilizando una estrategia CRISPR binaria, cruzaron esta línea gRNA con una línea transgénica Cas9 y observaron una androgenización femenina significativa pero incompleta (desarrollo de características sexuadas masculinas secundarias) en la progenie híbrida. Esto podría deberse a la focalización en dsxF , como mencionan los científicos.
Mejoraron aún más la eliminación de hembras cruzando la línea gRNA con la línea Ifegenia Genetic Sexing System, estableciendo líneas dobles homocigóticas que expresan gRNA. La línea Ifegenia Genetic Sexing System tiene como objetivo el gen femaleless (fle ), esencial para las hembras, para permitir una modalidad de distribución basada en huevos.
Al cruzar estas dos líneas con Cas9, confirmaron la presencia de mutaciones dentro de cada gen en la progenie híbrida.
Supresión de la población tras la liberación de machos pgSIT en diferentes proporciones con respecto al tipo salvaje. (A) Se establecieron jaulas de ensayo de supresión con 50 machos de tipo silvestre, 50 hembras vírgenes de tipo silvestre y 0, 50,100, 250 o 500 machos pgSITD15 (para las proporciones 0:1, 1:1, 2:1, 5:1 y 10:1 pgSIT:macho de tipo silvestre, respectivamente). Tras el apareamiento y la alimentación con sangre, se calculó la tasa de eclosión de cada jaula. (B) Recuento de huevos de las jaulas de ensayo de supresión de población. Los grupos 0:1 y 10:1 son significativamente diferentes (P < 0,05, comparaciones múltiples de Dunnett). Se muestran la media y la DE. (C) Supresión de la población medida por la tasa de eclosión (%) de jaulas suprimidas por diferentes proporciones de machos pgSIT respecto a machos silvestres. La tasa de eclosión se indica como el porcentaje de huevos que eclosionaron (n% = n larvas de 1-d/n huevos puestos). El grupo de control 0:1 difiere significativamente de los grupos 5:1 (P < 0,001) y 10:1 (P < 0,001) (ANOVA unidireccional, prueba de comparaciones múltiples de Dunnett). Se muestran la media y la DE. Creado con Biorender.com.
Eficacia de la técnica del insecto estéril guiada
con precisiónEl sistema final de TIE guiada con precisión desarrollado en el estudio produjo más de un 99,5% de esterilidad masculina y más de un 99,9% de letalidad femenina en la progenie híbrida.
Los mosquitos macho esterilizados genéticamente carecían de testículos, pero por lo demás mantenían un tracto reproductor inferior normal. Estos mosquitos también mostraron una buena longevidad. La presencia de un tracto reproductor inferior normal reveló que estos mosquitos son capaces de transferir un tapón de apareamiento, un requisito esencial para la inducción de la refractariedad en las hembras.
Los científicos realizaron ensayos de competición en jaulas en los que estos mosquitos macho esterilizados competían con mosquitos macho de tipo salvaje. Los resultados mostraron que los mosquitos esterilizados son capaces de inducir una supresión sostenida de la población.
Además, los científicos modelaron liberaciones hipotéticas de huevos de Anopheles gambiae con TIE guiada con precisión para explorar su potencial para eliminar una población local de Anopheles gambiae. Los resultados demostraron que el sistema de TIE guiada con precisión puede eliminar poblaciones locales de Anopheles gambiae y, por consiguiente, prevenir la transmisión de la malaria.
Importancia del estudio
El estudio describe el desarrollo de una tecnología de TIE genética denominada sistema de TIE guiada con precisión que presenta una eliminación completa de las hembras y una esterilización casi completa de los machos. Los mosquitos macho genéticamente esterilizados producidos mediante este sistema son capaces de inducir una fuerte supresión de la población y se prevé que eliminen las poblaciones salvajes de Anopheles gambiae.
Como mencionan los científicos, este sistema puede permitir la supresión de las especies adyacentes dentro del complejo Anopheles gambiae, incluidas Anopheles arabiensis, Anopheles quadriannulatus, Anopheles melas y Anopheles merus.
Este sistema no pretende liberar transgenes en la población. Sin embargo, los raros machos fértiles fugitivos observados en el estudio sugieren que algunos transgenes CRISPR pueden liberarse en la población. Se espera que estos transgenes desaparezcan de la población debido a sus defectos de aptitud inherentes.
En general, este sistema de TIE de precisión es una valiosa adición al conjunto de herramientas de biocontrol genético de la malaria. Cumple la mayoría de los criterios necesarios para su uso en liberaciones de TIE. Este sistema puede producir mosquitos macho altamente estériles en masa, lo que puede causar una fuerte supresión de la población.
Este sistema es más confinable y escalable que otras tecnologías de modificación genética desarrolladas hasta la fecha para esta especie concreta de mosquito de la malaria. Este sistema puede contribuir significativamente a la erradicación de los vectores mortales de la malaria.
