Investigadores de la Universidad de California, Riverside, han desarrollado mosquitos transgénicos que expresan de manera estable la enzima Cas9 en su línea germinal. La adición de Cas9 permitirá el uso de la herramienta de edición de genes CRISPR para realizar cambios eficientes y específicos en el ADN de los mosquitos.
Como prueba de concepto, los investigadores utilizaron el sistema para interrumpir el desarrollo de la cutícula, las alas y los ojos, produciendo mosquitos completamente amarillos, de tres ojos y sin alas. Su objetivo a largo plazo es usar mosquitos que expresen Cas9 junto con otra tecnología, llamada impulsores genéticos, para insertar y propagar genes que supriman a los insectos mientras evitan la resistencia que la evolución normalmente favorecería. Los Aedes aegypti son los principales portadores de los virus del dengue, chikungunya, fiebre amarilla y zika, y se están volviendo rápidamente resistentes a los pesticidas de uso común.
Publicado hoy en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS)el estudio fue dirigido por Omar Akbari, profesor asistente de entomología en la Facultad de Ciencias Naturales y Agrícolas de la UCR y miembro del Instituto de Biología Integrativa del Genoma de la universidad.
Los esfuerzos anteriores para utilizar la edición del genoma para evitar que los mosquitos propaguen patógenos se han visto obstaculizados por las bajas tasas de mutación, la escasa supervivencia de los mosquitos editados y la transmisión ineficiente de genes alterados a la descendencia. Akbari y sus colegas desarrollaron mosquitos transgénicos que expresan de manera estable una enzima bacteriana Cas9 en la línea germinal, lo que permite una edición del genoma altamente eficiente mediante el sistema CRISPR. CRISPR funciona como un par de tijeras moleculares, cortando y reemplazando secuencias de ADN específicas basadas en una guía de ácido ribonucleico (ARN). En el artículo, el equipo usó el sistema para alterar los genes que controlan la visión, el vuelo y la alimentación, lo que resultó en mosquitos con un ojo extra, alas malformadas y defectos en el color de los ojos y la cutícula, entre otros cambios.
Akbari dijo que estas cepas representan el primer paso hacia el uso de sistemas de impulsores genéticos para controlar las poblaciones de mosquitos y reducir las enfermedades que propagan.
«Estas cepas Cas9 se pueden usar para desarrollar impulsores genéticos divididos, que son una forma de impulsor genético mediante el cual el Cas9 y el ARN guía se insertan en loci genómicos separados y dependen uno del otro para la propagación. Esta es la forma más segura de desarrollar y probar los impulsores genéticos en el laboratorio para garantizar que no se propaguen a la naturaleza», dijo Akbari.
Los impulsores genéticos aumentan en gran medida las probabilidades de que un gen o conjunto de genes se transmita a la descendencia, del 50 al 99 por ciento. Este número puede aumentar potencialmente al 100 por ciento cuando un gen objetivo se interrumpe en múltiples sitios, una técnica llamada multiplexación que Akbari y sus colegas de UC Berkley modelaron matemáticamente recientemente.
Los impulsores genéticos se pueden usar para sesgar la herencia genética a favor de genes autodestructivos que se propagan rápidamente, como los que interrumpen la fertilidad, y podrían ser una forma ecológica y rentable de suprimir las poblaciones de insectos que propagan enfermedades.
«Se deben tomar los siguientes pasos para identificar las secuencias reguladoras que se pueden usar para expresar los ARN guía del genoma, y una vez que se identifiquen estas secuencias, el desarrollo de impulsores genéticos en la especie debería ser llave en mano», dijo Akbari.
