Los pesticidas juegan un papel clave en los esfuerzos para contrarrestar los impactos globales de la malaria propagada por mosquitos y otras enfermedades, que causan unas 750 000 muertes cada año. Estos productos químicos específicos para insectos, cuyo desarrollo y comercialización costó más de 100 millones de dólares, también son esenciales para controlar los daños causados por los insectos a los cultivos, lo que representa un desafío para la seguridad alimentaria.
Pero en las últimas décadas, muchos insectos se han adaptado genéticamente para volverse menos sensibles a la eficacia de los insecticidas. En África, donde los mosquiteros tratados con insecticida de larga duración y la fumigación de interiores son armas importantes en el control de 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. Se espera que el cambio climático en ciertas regiones exacerbe estos problemas.
Los biólogos de la UCSD ahora han desarrollado un método que revierte la resistencia a los insecticidas utilizando la tecnología CRISPR/Cas9 Un equipo compuesto por los investigadores de la UCSD Craig Montell y Menglin Lee, los investigadores de la UCSD Bhagashri Kaduskar, Raja Kushwa y el profesor Ethan Beer del Instituto Tata de Genética y Sociedad (TIGS ) en la Universidad de California, San Diego, herramienta de edición de genes para reemplazar el gen de resistencia a los insecticidas en moscas de la fruta naturales susceptibles a los insecticidas. Su logro se describe en conexiones con la naturaleza, Puede reducir significativamente la cantidad de pesticidas utilizados.
«Esta estrategia se puede usar para revertir la resistencia a los mosquitos vectores que propagan enfermedades devastadoras que infectan a cientos de millones de personas cada año», dijo Craig Montell, profesor de biología molecular, celular y del desarrollo en la Universidad de California en Santa Bárbara.
«Esta tecnología también se puede usar para aumentar la proporción de una variante genética natural en los mosquitos que los hace resistentes a la transmisión de parásitos o parásitos de la malaria», dijo Beer, profesor de biología celular y del desarrollo en la Universidad de California y autor principal. del papel
Los investigadores utilizaron un tipo modificado de impulso genético, una tecnología que utiliza la tecnología CRISPR/Cas9 para cortar genomas en sitios objetivo, para difundir genes específicos entre poblaciones. Cuando un padre pasa elementos genéticos a su descendencia, la proteína Cas9 corta el cromosoma del otro padre en el locus correspondiente y la información genética se transcribe en ese locus para que todos los descendientes hereden el rasgo genético. El nuevo impulsor genético incluye un complemento diseñado previamente por Bier y sus colegas para sesgar la herencia de variantes genéticas simples (también conocidas como alelos) cortando una variante genética no deseada (p. ej., resistente a los insecticidas) y reemplazándola con la variante preferida ( ej., expuesto a insecticidas).
En el nuevo estudio, los investigadores utilizaron una estrategia de «impulso alélico» para restaurar la susceptibilidad genética a los insecticidas, similar a los insectos en la naturaleza antes de que adquirieran resistencia. Se centraron en una proteína de insecto conocida como canal de sodio dependiente de voltaje (VGSC), que es el objetivo de una clase de insecticidas ampliamente utilizada. La resistencia a estos insecticidas, que a menudo se denomina resistencia al derribo, o «kdr,De mutaciones en vgsc El gen que ya no permite que el insecticida se una al objetivo de la proteína VGSC. Los autores sustituyeron un material resistente Energía Mutación con su contraparte natural expuesta a pesticidas.
A partir de una población del 83% Energía alelos (resistentes) y 17% de alelos normales (sensibles a pesticidas), el sistema de control aléllico anuló esa proporción a 13% resistente y 87% de tipo salvaje 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 favorables en un sentido darwiniano. Por lo tanto, combinar el impulso genético con la ventaja selectiva de la variante genética de tipo salvaje más adecuada da como resultado un sistema cooperativo altamente eficiente, dice.
Se pueden desarrollar sistemas impulsados por alelos similares en otros insectos, incluidos los mosquitos. La prueba de principio agrega un nuevo método a los kits de herramientas de control de plagas y vectores que se pueden usar junto 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 mucho menos uso de insecticidas», dijo Pierre. «También debería ser posible diseñar versiones autoeliminatorias de impulsores de alelos programados para actuar solo temporalmente en una población para aumentar la frecuencia relativa del alelo deseado y luego desaparecer. Los impulsores de alelos que operan localmente se pueden volver a aplicar según sea necesario para aumentar la abundancia de un rasgo preferido que ocurre naturalmente con el criterio de valoración final, que es no dejar ningún OMG en el medio ambiente”.
«Una posibilidad emocionante es usar unidades de alelo para ofrecer nuevas versiones de VGSC que sean más sensibles a los pesticidas que las VGSC de tipo salvaje», sugirió Montell. «Esto podría permitir que se introduzcan niveles más bajos de pesticidas en el medio ambiente para controlar plagas y vectores de enfermedades».
