Transformación genética de mosquitos para el control de enfermedades

Enfermedades como el dengue, zika y chikungunya, representan el 17 por ciento de todos los padecimientos infecciosos que cada año provocan más de 700 mil muertes, principalmente en poblaciones de países en vías de desarrollo, según datos de la Organización Mundial de la Salud.

Por ello, recientemente se han diseñado nuevas estrategias para controlar las poblaciones de mosquitos, basadas en técnicas de manipulación genética, sin embargo, la transformación de estos insectos es todo un reto en los países en desarrollo, debido a su economía, la necesidad de equipos sofisticados y de personal altamente capacitado.

En este sentido, Amalia Nadin Lule Chávez, graduada del Cinvestav Unidad Irapuato, publicó un artículo en la revista Insect Molecular Biology, donde describe una técnica eficaz para la transformación genética transgeneracional del mosquito Aedes aegypti, transmisor del dengue.

El proceso de infección se inicia cuando un mosquito hembra se alimenta de sangre de un individuo infectado y, tras la incubación del patógeno dentro del insecto, al picar a una persona sana transfiere el agente infeccioso. En este sentido, las estrategias para reducir dichas enfermedades se han basado en desarrollar vacunas para el zika y chikungunya, como la que ya existe contra el dengue, y el control de las poblaciones de mosquitos.

A pesar de los importantes avances logrados hasta el momento, las técnicas de transformación genética de mosquitos están basadas principalmente en la microinyección de células indiferenciadas, que buscan generar animales modificados que sirvan de modelos, donde la eficacia de la modificación es inferior a cinco por ciento y suele ser transitoria.

La investigación realizada en el Cinvestav se centró en la técnica de entrega de material biológico o pistola de genes. “El sistema se basa en el suministro de partículas microscópicas de metal recubiertas de ácido desoxirribonucleico (ADN) en el núcleo de la célula, a gran velocidad. Este sistema ha mejorado significativamente la forma de integrar fragmentos de ADN deseados en otros genomas, y su uso se ha ampliado a casi cualquier tipo de organismos, incluidos los insectos”, indicó Amalia Lule.

El bombardeo de partículas permite el tratamiento simultáneo de un número mucho mayor de larvas neonatas de mosquito; es un sistema de entrega de genes versátil, independiente del tipo de objetivo y requiere pequeñas cantidades de ácido nucleico. Básicamente, se utilizan dos tipos de sistemas de bombardeo de partículas en la transformación genética, el llamado sistema Bio Rad PDS (sistema seco) y la pistola de partículas PIG (sistema húmedo).

El proceso de transformación propuesto por el Cinvestav se distingue de otros por utilizar el sistema húmedo en combinación con la balística (un método de transferencia directa de genes en una célula), donde las partículas recubiertas se disparan en forma de suspensión líquida, utilizando una presión de disparo.

Las pruebas se realizaron en el laboratorio y con un gen inocuo (llamado reportero) para identificarlo fácilmente. El experimento consistió en emplear huevecillos que fueron ovipositados (depositados por el órgano del mosquito hembra) por mosquitos controlados, un día antes de ser transformados y al emerger las larvas neonatas de Ae. aegypti fueron colocadas en una cama de papel filtro para retirar el exceso del agua.

Posteriormente, en una casilla de bombardeo se les dispararon micropartículas recubiertas de ADN mediante la integración del gen reportero (proteína ECFP verde fluorescente), con la técnica de edición genética llamada CRISPR-Cas9, que consiste en unas “tijeras moleculares” con una precisión sin precedentes que se dirigen a zonas específicas para luego inactivar el gen o introducir moldes de ADN, lo que permite editar sus letras a voluntad.

Las larvas sobrevivientes fueron colocadas nuevamente en agua y alimentadas para que continuaran con su desarrollo. Cinco días después del bombardeo, el gen reportero, cuya función era revelar la eficiencia de la técnica, ya podía ser detectado, lo cual comprobó la efectividad de la técnica propuesta por el Cinvestav.

“El uso de la tecnología CRISPR-Cas9, junto con el bombardeo de partículas de las larvas de Ae. aegypti dio buenos resultados y su importancia reside en que la descendencia (hasta la generación 15) de los individuos modificados siguen mostrando el gen reportero, que al sustituirse por genes exógenos (provenientes de otro organismo) ayudaría a que los mosquitos ya no porten la infección”, puntualizó Lule Chávez.

Se deben realizar modificaciones y ajustes si se quiere utilizar esta técnica en otras especies y etapas de desarrollo, con el fin de optimizar la supervivencia de los embriones o las larvas, pero ambos aspectos (supervivencia y transformación genética) están garantizados por el uso de la biolística, según los resultados.

De acuerdo con la graduada del Cinvestav, el desarrollo de esta técnica de transformación genética en mosquitos puede ser la base de un método de control biológico de insectos que implica la cría en masa y la esterilización para controlar las poblaciones de mosquitos a partir de la liberación masiva de individuos transformados.