Mosquitos genéticamente modificados: biohacking para la prevención de enfermedades

Hace muchos años, hice un viaje de verano a la costa de Maryland con unos amigos. Uno de mis amigos y yo estábamos aburridos de jugar al fútbol en la playa, así que decidimos caminar por uno de los muchos senderos de regreso al bosque detrás de las dunas. En el camino notamos un cartel prominente advirtiendo de la presencia de “mosquitos muy agresivos” y no ingresar sin antes aplicar abundante repelente de insectos. Nos burlamos de la advertencia, porque solo los jóvenes idiotas podían y lo hacían como soldado, descalzos y seguros de que estaríamos bien.

Aproximadamente tres minutos después de nuestra caminata, un pequeño grupo entró en pánico arrojando el sendero. "¡Es verdad! ¡Vuelve!", Gritaron mientras pasaban volando junto a nosotros. Incansables, o al menos reacios a parecer tan cercanos el uno del otro, avanzamos, solo para descubrir unos minutos más tarde que estábamos haciendo un gran sacrificio de sangre a la próxima generación de mosquitos en la isla Assateague. No aguantamos más de unos segundos antes de girar la cola y correr de regreso a la playa y saltar al océano para deshacernos de la última docena de chupasangres.

Aprendí una lección valiosa de esa experiencia y también desarrollé un odio profundo y constante hacia los mosquitos. Resulta que estoy en buena compañía: casi todo el mundo odia a los mosquitos, que no solo son molestos, sino que pueden ser completamente peligrosos. Pero si las pruebas con mosquitos modificados genéticamente actualmente en Florida resultan bien, podríamos finalmente cambiar el rumbo contra las enfermedades transmitidas por mosquitos, simplemente matando a todas las hembras antes de que lleguen a la edad adulta.

El círculo de la muerte

Llamar a los mosquitos una plaga para la humanidad puede socavar su verdadero impacto en la salud durante milenios. Las 3.500 especies de mosquitos del mundo son conocidas por su capacidad para recolectar una carga mortal de virus, protozoos e incluso gusanos mientras se deleitan con la sangre de criaturas sensibles al calor, posiblemente transmitiéndolas a la próxima criatura desafortunada que se presente. . Se estima que hay más de 700 millones de casos de enfermedades transmitidas por mosquitos cada año, lo que resulta en un millón o más de muertes. Una sola enfermedad transmitida por mosquitos, la malaria, ha sido una causa de muerte tan prolífica a lo largo de la historia que posiblemente podría matar a casi la mitad de los aproximadamente 110 mil millones de personas que alguna vez vivieron.

Si. aegypti ciclo vital. Fuente: Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades

Los mosquitos comienzan su vida cuando ponen huevos en o cerca del agua estancada. Los huevos secos pueden sobrevivir durante meses; una vez expuestas al agua, eclosionan después de unos días. Durante su etapa larvaria, los mosquitos viven y se alimentan en el agua. En una semana, las larvas entran en la etapa de pupa y cuelgan justo debajo de la superficie del agua a medida que se convierten en adultos. Los adultos adultos aparecen dos o tres días después mientras vuelan y buscan comida y amigos.

Tanto los mosquitos machos como las hembras consumen néctar de flores y frutas, utilizando los azúcares para obtener energía. Las hembras, sin embargo, necesitan una fuente densa de proteínas para producir la puesta de huevos, por lo que después del apareamiento buscan una víctima para alimentarse de sangre. Una vez que se encuentra la presa, el mosquito usa sus piezas bucales para cortar la carne escondiendo un anticoagulante en su saliva; es este intercambio de fluidos el que conlleva la posibilidad de transmitir enfermedades entre un parásito y un huésped. Una hembra puede ingerir varias comidas de sangre antes de acumular suficiente alimento para la puesta de huevos, que deposita en el agua estancada o cerca de ella antes de morir.

El ciclo de vida media de la mayoría de los mosquitos parece ser la clave para controlar los insectos y, por lo tanto, reducir las enfermedades que propagan. Y, de hecho, muchos esfuerzos de los proyectos de control de mosquitos durante los últimos cientos de años se han centrado en eliminar o reducir los hábitats amigables con los mosquitos, drenando pantanos y eliminando áreas de captación de agua como neumáticos. El control biológico se controlaba mediante peces que comen larvas o la introducción de esporas bacterianas que matan las larvas, así como una multitud de insecticidas, trampas y barreras físicas, como películas delgadas de aceites no tóxicos que matan las pupas de mosquitos.

Nuevo acceso

El control de los mosquitos es básicamente un juego de números, acumulado a su favor. Debido a que cada hembra pone de 100 a 200 huevos en una nidada, en climas húmedos, los mosquitos son simplemente demasiado fértiles para avanzar utilizando los medios estándar. Junto con el daño secundario al medio ambiente (los humedales de drenaje causan enormes efectos en una amplia gama de especies, así como el uso no discriminatorio de insecticidas), la búsqueda de nuevos métodos de control con efectos secundarios ambientales menos dañinos ha llevado a la investigación de métodos genéticos de reducir las poblaciones de mosquitos.

La idea de criar insectos genéticamente no es nada nuevo. La mosca de la fruta Melanogaster de la mosca del plátano ha tenido su genoma ampliamente modificado durante más de 100 años, primero utilizando técnicas estándar de apareamiento y reticulación y luego utilizando métodos transgénicos para insertar, eliminar y editar genes. El resultado fue una gran cantidad de conocimientos sobre cómo funciona la genética de organismos superiores, así como modelos de enfermedades humanas, desde la diabetes hasta el Parkinson.

Pero, en general, las moscas transgénicas son simplemente organismos modelo destinados a vivir y morir en el laboratorio. El concepto de construir un insecto genéticamente modificado para su liberación en la naturaleza es bastante nuevo. Oxitec, la compañía detrás de las liberaciones planificadas de mosquitos transgénicos en Florida, ha estado trabajando en el control genético de una variedad de especies de insectos plaga desde su fundación en 2002. Actualmente se encuentran en su segunda generación de transgénicos modificados. Aedes aegypti mosquitos, que es el insecto que pronto se probará en Florida.

El mosquito, llamado OX5034, fue creado genéticamente para ser autolimitado. Tanto los mosquitos OX5034 machos como hembras portan un gen sintético que mata solo a las hembras. El plan es liberar mosquitos machos OX5034 en una población silvestre, donde se reproducirán con hembras no modificadas. Estas hembras comerán sangre y pondrán huevos que portan el gen sintético. Solo los huevos machos en la nidada crecerán hasta la edad adulta; todas las hembras morirán durante la etapa de larva y pupa, lo que eventualmente reducirá el número de tomas de sangre y la posibilidad de propagación de enfermedades.

La religión positiva se vuelve mortal

Los detalles de cómo Oxitec hackeó el Si. aegypti genoma para lograr este nivel de control es bastante fascinante. La técnica gira en torno a lo que se conoce como proteína de fusión, que toma partes de dos o más proteínas no relacionadas y las une en algo nuevo. En este caso, la proteína se denomina tTAV o transactivación reprimible por tetraciclina. La proteína de fusión tTAV es esencialmente una proteína sin sentido porque no realiza una función bioquímica útil. Pero tTAV tiene un truco bajo la manga: activa su propia expresión. La expresión del gen tTAV produce una proteína tTAV, que luego se une al gen para aumentar la producción de tTAV. Este circuito de retroalimentación positiva se hace cargo del aparato de producción de proteínas celulares, llenando la célula con proteína tTAV inútil y agotando los recursos de la célula, matando a la célula y finalmente al organismo.

La letalidad de tTAV debe controlarse, sin embargo, o sería imposible hacer crecer una población de insectos que pudieran sobrevivir para transmitir este rasgo. Esto se logra agregando una pequeña sección de proteína que se une a la tetraciclina a tTAV. Si el antibiótico común está presente, se unirá a tTAV con una afinidad mucho mayor que la que tTAV se une a su propio gen. Esto bloquea el tTAV y evita que estimule su propia expresión, rompiendo la reacción positiva y permitiendo que los insectos sobrevivan hasta la edad adulta. En el laboratorio, se agrega tetraciclina al entorno de crecimiento y se alimenta de los mosquitos OX5034, lo que permite que los mosquitos transgénicos sobrevivan y se reproduzcan.

Hay una característica más que agregar para que esta estrategia funcione. Para mantener la modificación activa en la naturaleza, letal solo para las hembras. OX5034 depende del hecho de que los organismos superiores a menudo empalman el ARN mensaje (ARNm) después de que se ha copiado del ADN del genoma. El ARNm empalmado puede tener grandes secciones de la transcripción original editadas, o incluso tener secuencias de genes completamente diferentes cosidas. El gen OX5034 tiene un módulo de empalme dependiente del sexo agregado antes del gen tTAV. En los machos, el OX5034 se empalma de modo que el gen de tTAV nunca se exprese, mientras que en las hembras, la proteína tTAV se expresa en abundancia si no se proporciona tetraciclina.

El mosquito OX5034 y cómo funciona; brevemente, los machos y las hembras portan el gen letal de la proteína tTAV, pero se expresa sólo en las hembras y sólo en ausencia de tetraciclina. Fuente: Agencia de Protección Ambiental de EE. UU.

En el campo

Habiendo creado esta característica asesina manejable y específica para mujeres, Oxitec ahora planea probarla de manera salvaje. La estrategia es producir muchos mosquitos OX5034 en el laboratorio en presencia de tetraciclina para que las hembras sobrevivan. Una vez apareadas con los machos OX5034, las hembras reciben una comida de sangre de caballo y ponen sus huevos. Los huevos se recolectan, procesan y colocan en cajas especiales de liberación que se colocan en los lugares de prueba. Si se activa con agua simple, las cajas de liberación actúan como incubadoras, lo que permite que los huevos eclosionen y los mosquitos OX5034 eclosionen. Sin embargo, en ausencia de tetraciclina, solo los huevos masculinos progresarán más allá de la etapa larvaria.

Solo agregue agua, pero no tetraciclina. Caja antimosquitos Oxitec. Fuente: Proyecto Keys Mosquito

Los machos OX5034 se aparean rápidamente con el nativo Si. aegypti hembras en el área de prueba que comen su comida con sangre y ponen sus huevos como de costumbre. Sin embargo, todos sus huevos llevarán una copia del gen OX5034, lo que significa que todas las hembras de la descendencia dependerán de la tetraciclina para sobrevivir y morir durante su ausencia. Los huevos machos, también portadores del gen, sobrevivirán hasta la edad adulta, llevando la carga genética mortal a otra generación de hembras de tipo salvaje. Las pruebas han demostrado que los machos OX5034 son menos fuertes que los mosquitos salvajes y desaparecen de la población en diez generaciones, lo que equivale a unos seis meses. Control a largo plazo de Si. aegypti obviamente, entonces requeriría una introducción continua de huevos OX5034 en el medio ambiente.

Al igual que con cualquier proyecto de reparación de plagas, el enfoque OX5034 tiene sus riesgos. El plan de liberación de Oxitec ha sido revisado por muchas agencias reguladoras, incluida la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, que ha abordado muchas preocupaciones relacionadas con los nuevos insectos. Una de las preocupaciones más obvias es la presencia de tetraciclina en el medio ambiente. Por lo tanto, la EPA ordena a Oxitec que no libere ningún mosquito OX5034 a menos de 500 metros de posibles fuentes de tetraciclina, incluidos los cultivos de cítricos, donde el antibiótico se usa para combatir una enfermedad bacteriana conocida como enverdecimiento de los cítricos, o medicamentos para aguas residuales que pueden contener tetraciclina. fue liberado por humanos. Puede que quinientos metros no parezcan mucho, pero los estudios de campo muestran que la gran mayoría de Si. aegypti los individuos nacen, viven y mueren en un radio de 30 metros, y en ningún caso se capturó un mosquito a más de 200 metros de la liberación.

Otro posible problema es la manipulación. Las cajas de liberación se parecen un poco a los refrigeradores de plástico y parece que se pueden manejar con facilidad. La compañía abordó esta preocupación en la prueba de los Cayos de Florida, reclutando solo propietarios privados, principalmente propietarios de viviendas, para albergar cajas de liberación. Las cajas que no coincidan se asegurarán principalmente en patios cercados y los empleados de Oxitec las inspeccionarán periódicamente.

Como era de esperar, la edición de Oxitec ha ganado una atención considerable y no todo es favorable. Se trata de una nueva tecnología y la liberación de cualquier organismo transgénico a la naturaleza es algo que debe hacerse con la debida seguridad. Pero si se llevan a cabo las pruebas actuales de Oxitec, los insectos modificados genéticamente pueden ser solo el borde principal de una ola en la innovación del control de plagas y la mitigación de enfermedades.

  • Miguel dice:

    Caminé por una zona boscosa en una playa costera de la bahía de Florida. Sin advertencias y el camino era un camino vehicular para permitir que la gente llegara a un bote para sus botes. Incluso me había puesto unos vaqueros largos normales. No entré al agua para deshacerme de ellos, pero eran fáciles de matar, pero me apuñalaron a través de mis jeans.

  • Ruido_en_la jungla dice:

    https://img.17qq.com/images/lodmnohlv.jpeg

  • Andy Dodd dice:

    Liberarlos cerca de una posible fuente de tetraciclina solo significaría que podrán sobrevivir en la naturaleza, pero ¿cómo es eso peor que los mosquitos silvestres existentes?

    En todo caso, proporcionar algo de tetraciclina en la naturaleza durante un período de tiempo permitiría que el gen se propague más en la población; luego, elimine la tetraciclina y la población colapsará.

  • jake dice:

    Algo algo con consecuencias no deseadas algo algo pendiente resbaladizo.

Fernando Román
Fernando Román

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