Nuevo método revierte la resistencia a los insecticidas utilizando la tecnología CRISPR/Cas9

Los insecticidas juegan un papel central en los esfuerzos para combatir los impactos globales de la malaria transmitida 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 que representan 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 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 han desarrollado un método que revierte la resistencia a los insecticidas utilizando la tecnología CRISPR/Cas9. Un equipo que incluye a los investigadores de UC Santa Barbara Craig Montell y Menglin Li, los investigadores de UC San Diego Bhagyashree Kaduskar, Raja Kushwah y el profesor Ethan Bier del Tata Institute for Genetics and Society (TIGS) de UCSD utilizó la herramienta de edición de genes para reemplazar un gen resistente a los insecticidas. en moscas de la fruta con la forma normal sensible a los insecticidas. Su realización, descrita en comunicaciones de la naturaleza, podría reducir significativamente la cantidad de insecticidas utilizados.

«Esta estrategia se puede utilizar para revertir la resistencia de los vectores de enfermedades de mosquitos que propagan enfermedades devastadoras que afectan a cientos de millones de personas cada año», dijo Craig Montell, profesor de biología molecular, celular y del desarrollo en UC Santa Barbara.

«Esta tecnología también podría usarse para aumentar la proporción de una variante genética natural en los mosquitos que los hace refractarios a la transmisión de la malaria o los parásitos», dijo Bier, profesor de biología celular y del desarrollo en la UCSD y autor principal del artículo.

Los investigadores utilizaron un tipo modificado de impulso genético, una tecnología que emplea CRISPR/Cas9 para cortar genomas en sitios objetivo, para difundir genes específicos en toda la 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 lugar correspondiente y la información genética se copia en ese lugar para que todos los descendientes hereden el rasgo genético. La nueva unidad genética incluye un complemento que Bier y sus colegas diseñaron previamente para influir en la herencia de variantes genéticas individuales (también conocidas como alelos) eliminando también una variante genética no deseada (por ejemplo, resistente a los insecticidas) y reemplazándola con la variante preferida (por ejemplo, sensibles a los insecticidas).

En el nuevo estudio, los investigadores utilizaron esta estrategia de «impulso de alelos» para restaurar la susceptibilidad genética a los insecticidas, de forma similar a los insectos en la naturaleza antes de que desarrollaran 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 llamada resistencia al derribo, o «kdr,«Resultados de mutaciones en el vgsc gen que ya no permite que el insecticida se una a su objetivo de proteína VGSC. Los autores reemplazaron un resistente Potencia mutación con su contraparte natural normal que es susceptible a los insecticidas.

Partiendo de una población compuesta por un 83% Potencia (resistentes) y un 17 % de alelos normales (susceptibles a los insecticidas), el sistema de conducción alélica invirtió esta proporción a un 13 % de resistentes y un 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 estos insectos sean menos adecuados en el sentido darwiniano. Entonces, combinar la unidad genética 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 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 puede usarse en combinación con otras estrategias para mejorar las medidas de reducción de parásitos o basadas en insecticidas 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 una aplicación mucho menor 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. Estos impulsos alélicos que actúan localmente se pueden volver a aplicar según sea necesario para aumentar la abundancia de un rasgo preferido natural con el punto final de que no queden OMG en el medio ambiente».

«Una posibilidad interesante es usar unidades alélicas para introducir nuevas versiones de VGSC que sean aún más sensibles a los insecticidas que las VGSC de tipo salvaje», sugirió Montell. «Esto podría permitir que se introduzcan niveles aún más bajos de insecticidas en el medio ambiente para controlar plagas y vectores de enfermedades».