‘Enfoque inteligente’: los científicos crean organismos libres de transgénicos utilizando ingeniería genética

LA Aedes aegypti mosquito en Tanzania, 2009. Crédito: Muhammad Mahdi Karim / Wikimedia Commons, GNU 1.2.

Un nuevo año significa nuevos comienzos. Pero para los residentes de los Cayos de Florida, un pequeño archipiélago frente a la costa de Florida, el amanecer de 2021 parece presagiar malos vientos.

En agosto de 2020, el gobierno local aprobó un plan para liberar 750 millones de mosquitos modificados genéticamente (GM). Una empresa británica de biotecnología llamada Oxitec tenía previsto ejecutar este lanzamiento en dos años. Sin embargo, terminó 236.000 habitantes firmaron una petición contra esa decisión porque temen los efectos desconocidos a largo plazo de la liberación de mosquitos transgénicos en el medio ambiente.

El ataque de Oxitec en los Estados Unidos se produjo después de una década de pruebas en las Islas Caimán y Brasil. En Tú sitio, la compañía exhibe publicaciones que abarcan dos décadas.

El gobierno de Florida ha concedido a Oxitec una «licencia de prueba». En consecuencia, la Agencia de Protección Ambiental del país y los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades evaluaron 25 estudios científicos.

Pero la presencia de material transgénico en estos mosquitos ha demostrado ser suficiente para avivar la aprehensión de los residentes de los Cayos de Florida.

Más al norte, investigadores de la Universidad de Minnesota han desarrollado una nueva forma de resolver este problema. Utilizaron la ingeniería genética para crear organismos de liberación que no están modificados genéticamente.

Maciej Maselko era asociado postdoctoral en la universidad cuando formó parte del estudio. «Las aprobaciones regulatorias lentas y costosas para la liberación de insectos transgénicos» inspiraron el trabajo del equipo, dijo. La ciencia del alambre. «Estamos buscando una manera de obtener los beneficios obtenidos al liberar insectos transgénicos, pero sin la necesidad de liberar insectos transgénicos».

Conceptualizó el experimento con la estudiante de doctorado Siba Das y el profesor de biología molecular Michael Smanski. Los resultados fueron publicados en noviembre de 2020.

En una intervención de control típica, los investigadores liberan mosquitos machos estériles en el medio ambiente. Éstos compiten con los machos salvajes para aparearse con las hembras salvajes. Los mosquitos se aparean solo una vez en sus vidas. Dado que el apareamiento con mosquitos estériles no produce descendencia, la población local de mosquitos comienza a disminuir.

Los métodos para seleccionar estos mosquitos machos para ser liberados más tarde son laboriosos o requieren equipo especializado. La colonia que crean los científicos también suele ser tres veces mayor que la cantidad de machos liberados. En tercer lugar, un mosquito vive normalmente 8-10 días. Por lo tanto, los científicos deben seleccionar los machos para liberar cerca del sitio de intervención.

La modificación genética alivia estos problemas. En el método Oxitec, los machos portan un gen autolimitado. Cuando estos machos se aparean con una hembra no modificada en la naturaleza, la descendencia resultante hereda el gen. Este gen empuja a la maquinaria de producción de proteínas del insecto a producir en exceso una proteína específica, que luego interfiere con el desarrollo normal de la descendencia. Finalmente, el mosquito joven muere antes de convertirse en adulto. En la jerga de la ingeniería genética, esta vía genética se llama circuito letal.

El método de Maselko llevó el circuito letal unos pasos hacia arriba en el gráfico de dificultad. Como demostración, el equipo utilizó dos cepas del organismo modelo de experimentos de modificación genética: la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) Como los humanos, las moscas de la fruta tienen dos cromosomas sexuales, X e Y. Las mujeres tienen dos cromosomas X y los machos uno X y uno Y.

En el método de Maselko, una cepa tiene un circuito letal en el cromosoma X (X^yo), mientras que otro tiene un circuito letal en el cromosoma Y (Y^yo) Estos circuitos letales se pueden encender y apagar según sea necesario, cambiando la composición de la sustancia de la que se alimentan las moscas.

En la primera etapa, el equipo creció Y^yo voltaje en condiciones donde se activa el circuito letal. Estos se aparean con hembras de tipo salvaje (XX). Todos los hombres (XY^yo) mueren, dando lugar a la descendencia femenina, XX, que no tiene un circuito letal.

En una segunda etapa separada, el equipo hizo crecer la X^yo voltaje en condiciones donde se activa el circuito letal. Hombres que llevan solo una copia de la variante letal (X^yoY) sobreviven, mientras que todas las mujeres (X^yoX^yo) un.

En la tercera y última etapa, las hembras supervivientes de la primera etapa (XX) se aparean con los machos supervivientes (X^yoY) de la segunda etapa. El equipo volvió a tener descendencia en condiciones en las que se activa el circuito letal. Esto produjo solo machos (XY) que no tienen el circuito letal.

«Nuestro enfoque permite un enfoque de producción más centralizado, donde solo se pueden enviar huevos», dijo Maselko. «Esto necesita instalaciones modestas para criar, esterilizar y liberar a los machos».

Max Scott, profesor de entomología en Manejo Genético de Plagas en la Universidad Estatal de Carolina del Norte, calificó el enfoque como «un esquema inteligente para producir sólo machos no modificados genéticamente».

También dijo que “el cromosoma Y tiene pocos genes. Encontrar un lugar donde funcione el circuito letal es un verdadero desafío. «

El equipo de Maselko parece haberse enfrentado a este desafío. En los tres lotes que los investigadores crearon con este método, se generaron 2.932 machos y una hembra.

Omar Akbari, profesor asociado de biología celular y desarrollo de la Universidad de California en San Diego, estuvo de acuerdo con la evaluación de Scott. Dijo que le gustaría que este modelo funcionara con mosquitos reales.

En respuesta al punto de Akbari de que los machos resultantes no son estériles, Maselko dijo que el equipo los «esterilizaría con rayos X o usaría el Wolbachia enfoque de infección. «

Wolbachia son especies de bacterias que se encuentran naturalmente en el 60% de las especies de insectos, pero no en Aedes aegypti mosquitos. UN Estudio 2009 mostró que infectar Aedes mosquitos con Wolbachia reduce la transmisión del dengue, zika y otros virus. Los científicos están probando la técnica en muchos países, bajo el Programa mundial de mosquitos. Se espera que al menos un artículo científico discuta los resultados de las pruebas a finales de este año.

El equipo de Minnesota examinó más de 1.000 moscas de la fruta en busca de circuitos letales. No encontraron ninguno. La posibilidad matemática de que el circuito letal sobreviva al proceso experimental, según la estimación del equipo, es del 0,1%.

Non-GMO Project es una organización sin fines de lucro que verifica la ausencia de material transgénico en semillas, productos minoristas, medicamentos, alimentos para ganado y suplementos. De acuerdo a tu últimos estándares, su límite de certificación varía entre 0,25% y 1,5%.

Sin embargo, Scott no está seguro de si ayudará a las personas. “Si un macho no transgénico derivado de dos cepas transgénicas fuera aceptable [to people] es difícil saberlo. «

Phil Taylor, director del Centro ARC para la Innovación de la Mosca de la Fruta, Australia, dijo que «desde una perspectiva regulatoria, pone a prueba los límites un poco, como lo hacen la mayoría de las nuevas tecnologías».

Maselko ahora es CSIRO Synthetic Biology Future Fellow en Macquarie University en Australia. Quiere realizar pruebas más extensas en mosquitos antes de expandir su solución.

Ameya Paleja es un biólogo molecular con sede en Hyderabad. El bloguea en Ciencia de la mesa de centro.