Nueva técnica de edición de genes podría eliminar enfermedades transmitidas por mosquitos

Los investigadores han resuelto problemas clave relacionados con el uso de tecnología de impulsores genéticos para detener la propagación de mosquitos portadores de enfermedades.

RIVERSIDE, Calif. ( www.ucr.edu ) — Los científicos de UC Riverside y UC Berkeley han demostrado una forma de editar el genoma de los mosquitos portadores de enfermedades que nos acerca a suprimirlos a escala continental.

El estudio utilizó la tecnología de edición de genes CRISPR/Cas9 para insertar y propagar genes diseñados para suprimir insectos salvajes y, al mismo tiempo, evitar la resistencia a estos esfuerzos que la evolución normalmente favorecería. El estudio de prueba de concepto se demostró en moscas de la fruta; pero los investigadores creen que esta tecnología podría usarse en mosquitos para ayudar a combatir la malaria y otras enfermedades transmitidas por mosquitos en la próxima década, en espera de la aprobación pública y regulatoria.

“Lo que mostramos es que, si se interrumpe un gen requerido para la fertilidad en los mosquitos hembra en múltiples sitios a la vez, se vuelve mucho más difícil para la población evolucionar en torno a esa interrupción. Como resultado, puede suprimir una población mucho mayor. Es muy parecido a la terapia de combinación de medicamentos; sino para el impulso genético basado en CRISPR”, dijo John Marshall, autor principal del estudio y profesor asistente de bioestadística y epidemiología en la Escuela de Salud Pública de UC Berkeley.

El artículo fue publicado esta semana en la revista Nature Scientific Reports. La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud, UC MEXUS y la Fundación Parker.

La tecnología en el corazón del estudio se llama sistema de impulso genético, que manipula cómo se heredan los rasgos genéticos de padres a hijos. Los impulsores genéticos se utilizan para sesgar la herencia genética a favor de genes autodestructivos que se propagan rápidamente, y podrían ser una forma ecológica y rentable de suprimir las poblaciones de insectos que propagan enfermedades. El auge de la tecnología de edición de genes CRISPR/Cas9 (desarrollada en UC Berkeley) ha revolucionado recientemente los sistemas de impulsores genéticos porque ofrece una forma rápida, eficiente y confiable de realizar cambios precisos y específicos en el genoma.

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Omar Akbari, profesor asistente de entomología.

El nuevo estudio basó sus cálculos en un impulso genético que estudios anteriores encontraron que podría resultar en que hasta el 99 por ciento de la descendencia herede el gen insertado. Sin embargo, los pocos descendientes que no heredan el gen presentan un gran problema para esta tecnología. Una fracción de estos descendientes es inmune a la conducción genética, por lo que cualquier intento de eliminar una especie de mosquito de esta manera daría como resultado un rápido rebote de aquellos que son inmunes a la conducción genética. El impacto de esta resistencia en la capacidad de los impulsores genéticos para propagarse y suprimir poblaciones ya se había discutido anteriormente; pero no había sido evaluado a fondo.

A través de modelos matemáticos, el nuevo estudio encontró que esta resistencia tendría un gran impacto en los intentos de eliminar una especie de mosquito a escala de todo el continente. Para abordar este problema, el equipo de investigación ideó una técnica que, según determinaron, podría potencialmente suprimir las especies de mosquitos en todo el continente.

La nueva técnica, llamada multiplexación, implica el uso de uno de los componentes del sistema CRISPR, un ARN guía, para apuntar a múltiples ubicaciones en un gen a la vez. El modelado por computadora realizado por el equipo de investigación sugiere que el tamaño de la población que podría suprimirse aumenta exponencialmente con la cantidad de estos ARN guía utilizados. También muestra que con cuatro o cinco ARN guía multiplexados, una especie de mosquito podría suprimirse potencialmente a escala continental.

“Saber que podemos superar potencialmente los problemas de resistencia a través de una ingeniería cuidadosa y la multiplexación es enorme”, dijo el coautor correspondiente Omar Akbari, profesor asistente de entomología en UC Riverside.

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Los investigadores demostraron la tecnología en moscas de la fruta, un organismo comúnmente utilizado como modelo en los laboratorios. Ahora están trabajando para adaptar esta tecnología a las especies de mosquitos que transmiten la malaria, el dengue y el zika.

“El potencial de la multiplexación es enorme. Con un ARN guía, podríamos suprimir una habitación de mosquitos. Con cuatro, potencialmente podríamos suprimir un continente y las enfermedades que transmiten. Pero la naturaleza tiene la habilidad de encontrar una forma de sortear los obstáculos, por lo que evaluar ese potencial requerirá mucho más trabajo”, dijo Marshall.

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