Herramienta basada en CRISPR revierte la resistencia a insecticidas en moscas de la fruta

Expertos del Tata Institute for Genetics and Society (TIGS) desarrollaron un método para revertir la resistencia a los insecticidas utilizando la edición de genes CRISPR-Cas9. Los resultados de su estudio se publican en Nature Communications, y podrían ayudar a reducir el uso de pesticidas así como el control genético de mosquitos mortales para el ser humano.

Technology Networks / 17 de enero, 2022.- 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, lo 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 Nature Communications, 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 de resistencia a los insecticidas en las moscas de la fruta con el gen normal de susceptibilidad al insecticida, logro que podría reducir significativamente la cantidad de insecticidas utilizados.

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«Esta tecnología también podría usarse para aumentar la proporción de una variante genética natural en los mosquitos que los hace 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 (o «gene drive»), una tecnología que utiliza CRISPR/Cas9 para cortar genomas en sitios específicos, y 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).

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En el nuevo estudio, los investigadores emplearon esta estrategia de «impulso alélico» para restaurar la susceptibilidad genética a los insecticidas, 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 denominada resistencia a la caída, o “kdr”, se debe a mutaciones en el gen vgsc que ya no permiten que el insecticida se una a su objetivo proteico VGSC. Los autores reemplazaron una mutación kdr resistente con su contraparte natural normal que es susceptible a los insecticidas.

Comenzando con una población compuesta por 83 % de alelos kdr (resistentes) y 17 % de alelos normales (susceptibles a insecticidas), el sistema de impulso alélico invirtió esa proporción a 13 % resistente y 87 % de tipo normal (susceptible) 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 silvestre más adecuada da como resultado un sistema altamente eficiente y cooperativo, dice.

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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 de autoeliminación 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 de origen natural, con el objetivo final de que no queden OGMs en el medio ambiente”.

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