Nuevas técnicas para acabar con los mosquitos y sus enfermedades

Los mosquitos propagan virus que causan enfermedades potencialmente mortales como el Zika, el dengue y la fiebre amarilla. Una nueva investigación financiada por el Ejército de Estados Unidos utiliza la edición de genes para hacer infecundos a ciertos mosquitos macho y frenar la propagación de estas enfermedades.

Investigadores del Instituto de Biotecnologías Colaborativas del Ejército y de la Universidad de California en Santa Bárbara utilizaron una herramienta de edición de genes conocida como CRISPR-Cas9 para atacar un gen específico relacionado con la fertilidad de los mosquitos macho. CRISPR-Cas9 es una herramienta de edición del genoma que está causando furor en el mundo científico, según yourgenome.org. Es "más rápida, más barata y más precisa que las técnicas anteriores de edición del ADN y tiene una amplia gama de aplicaciones potenciales".

Los investigadores experimentaron con los mosquitos Aedes aegypti, que se encuentran en regiones tropicales, subtropicales y templadas de todo el mundo. El estudio, publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, ha permitido comprobar cómo una mutación puede suprimir la fertilidad de las hembras de los mosquitos.

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"Este es otro ejemplo importante y emocionante de cómo las herramientas de biología sintética están demostrando una utilidad sin precedentes", dijo el Dr. James Burgess, director del programa ICB para el Mando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de los EE.UU., ahora conocido como DEVCOM, Laboratorio de Investigación del Ejército. "En este caso, se trata de un aumento de la precisión de la motosierra al bisturí que conduce al resultado bioquímico correcto que podría reducir sustancialmente la población de un mosquito muy infeccioso".

Para controlar las poblaciones, los científicos utilizan una práctica de control de vectores denominada técnica de los insectos estériles, en la que crían una gran cantidad de insectos macho estériles y los liberan en cantidades que superan a sus homólogos silvestres. Las hembras que se aparean con los machos estériles antes de encontrar uno fértil se vuelven infértiles, lo que reduce el tamaño de la siguiente generación.

La repetición de esta técnica varias veces tiene el potencial de colapsar la población porque cada generación es más pequeña que la anterior; la liberación de un número similar de machos estériles tiene un efecto más fuerte en el tiempo.

La técnica de los insectos estériles es eficaz para controlar varias plagas agrícolas, como la mosca mediterránea de la fruta, una plaga de los cultivos en California. También se ha intentado con los mosquitos Aedes aegypti, pero con un éxito limitado.

En el pasado, los científicos utilizaban productos químicos o radiaciones para esterilizar a los machos de Aedes aegypti, pero los productos químicos o las radiaciones afectaban a la salud de los mosquitos hasta el punto de que tenían menos éxito a la hora de aparearse con las hembras, lo que restaba eficacia a la técnica de los insectos estériles.

El equipo de investigación quería identificar un enfoque más específico con menos daños colaterales, mutando un gen en los mosquitos que causara específicamente la esterilidad masculina sin afectar de otro modo a la salud de los insectos.

Cuando CRISPR/Cas9 apareció hace varios años, ofreció nuevas oportunidades para hacer cosas que antes no se podían hacer. Así que nos pareció el momento adecuado para empezar a trabajar en el Aedes aegypti".

Utilizando la edición de genes en los machos de Aedes aegypti, los investigadores descubrieron que los mosquitos machos mutantes no producían esperma y, a diferencia de los esfuerzos anteriores, los sementales estériles estaban completamente sanos; sin embargo, el equipo no estaba seguro de si el esperma, aunque fuera defectuoso, de los machos estériles, era necesario para hacer infértiles a las hembras de los mosquitos, o si bastaba con la transferencia de líquido seminal.

En un experimento, los investigadores introdujeron 15 machos mutantes en un grupo de 15 hembras durante 24 horas. Luego cambiaron los machos por 15 machos de tipo salvaje y los dejaron allí.

"Esencialmente, todas las hembras permanecieron estériles", dijo Montell. "Esto confirmó que los machos podían suprimir la fertilidad femenina sin producir esperma".

A continuación, los investigadores se propusieron determinar el efecto del tiempo. Expusieron a las hembras a los machos mutantes durante distintos periodos de tiempo. Los científicos notaron poca diferencia después de 30 minutos, pero la fertilidad de las hembras disminuyó rápidamente después de eso. Montell observó que las hembras copulaban dos veces de media, incluso durante los primeros 10 minutos. Esto indica que las hembras tienen que aparearse con muchos machos estériles antes de quedar ellas mismas estériles.

La combinación de las hembras con los machos durante cuatro horas redujo la fertilidad de las hembras a un 20% de los niveles normales. Después de ocho horas, las cifras empezaron a estabilizarse en torno al 10%.

Según Montell, las poblaciones de Aedes aegypti podrían recuperarse fácilmente de un descenso de la fertilidad del 80%. El éxito de la técnica de los insectos estériles proviene de las sucesivas liberaciones de machos estériles, en las que cada liberación será más eficaz que la anterior, ya que los machos estériles representan una proporción cada vez mayor de la población.

El equipo tiene previsto seguir investigando los comportamientos de apareamiento y la fertilidad de los mosquitos. Están ideando una forma de mantener las reservas de machos para que sólo sean estériles en la naturaleza y no en el laboratorio. Además, están caracterizando el comportamiento de apareamiento de los machos para descubrir nuevas formas de suprimir las poblaciones de mosquitos.

"Nos ha interesado mucho estudiar muchos aspectos del comportamiento del Aedes aegypti porque estos mosquitos tienen un impacto en la salud de muchas personas", dijo Montell. "Cada año hay una pandemia por enfermedades transmitidas por mosquitos".