Los insecticidas se han utilizado durante siglos para contrarrestar los daños generalizados que causan las plagas a los valiosos cultivos alimentarios. Con el tiempo, los escarabajos, las polillas, las moscas y otros insectos desarrollan mutaciones genéticas que hacen que los insecticidas sean ineficaces.
Por Mario Aguilera, Universidad de California, San Diego
La creciente resistencia de estos mutantes obliga a los agricultores y a los especialistas en control de vectores a incrementar el uso de compuestos venenosos en frecuencias y concentraciones cada vez mayores, lo que plantea riesgos para la salud humana y daños al medio ambiente, ya que la mayoría de los insecticidas matan tanto a los insectos ecológicamente importantes como a las plagas.
Para ayudar a contrarrestar estos problemas, los investigadores desarrollaron recientemente tecnologías poderosas que eliminan genéticamente las variantes genéticas resistentes a los insecticidas y las reemplazan con genes que son susceptibles a los pesticidas. Estas tecnologías de impulso genético, basadas en la edición genética CRISPR, tienen el potencial de proteger cultivos valiosos y reducir enormemente la cantidad de pesticidas químicos necesarios para eliminar las plagas.
Aun así, los sistemas de impulso genético han sido objeto de escrutinio por la preocupación de que una vez que se liberan en una población, podrían propagarse continuamente sin control.
Los genetistas de la Universidad de California en San Diego han desarrollado una solución a este problema. En un artículo publicado en la revista Nature Communications , el investigador postdoctoral de la Facultad de Ciencias Biológicas Ankush Auradkar y el profesor Ethan Bier lideraron la creación de un nuevo sistema genético que convierte las formas resistentes a los insecticidas de genes de insectos mutados en su forma natural y nativa. El novedoso sistema está diseñado para propagar la versión original «de tipo salvaje» del gen utilizando la herencia sesgada de variantes genéticas específicas conocidas como alelos y luego desaparecer, dejando solo una población de insectos con la versión corregida del gen.
«Hemos desarrollado un método biológico eficaz para revertir la resistencia a los insecticidas sin crear ninguna otra perturbación en el medio ambiente», dijo Bier, profesor del Departamento de Biología Celular y del Desarrollo, sobre el impulso alélico autoeliminante, o «e-Drive». «El e-Drive está programado para actuar transitoriamente y luego desaparecer de la población».
Como se describe en el artículo, los investigadores crearon un nuevo «casete» genético, un pequeño grupo de elementos de ADN, y lo insertaron dentro de moscas de la fruta como una tecnología de prueba de concepto que podría aplicarse a otros insectos. Desarrollaron el e-Drive para dirigirse a un gen conocido como canal de iones de sodio dependiente de voltaje , o vgsc , que es necesario para el funcionamiento adecuado del sistema nervioso.
El casete e-Drive está diseñado para propagarse mediante la edición genética CRISPR y cuenta con un ARN guía que se une a una proteína de ADN Cas9 y realiza un corte en el sitio específico del gen resistente a los insecticidas vgsc . Luego, el gen se reemplaza por una copia nativa del gen que es susceptible a los insecticidas.
Según el estudio, cuando los insectos portadores del casete se introducen en una población objetivo, se aparean al azar y transmiten el casete e-Drive a su descendencia. Para mantener el control de la propagación del e-Drive, los investigadores impusieron un control de aptitud a los portadores del casete, ya sea por viabilidad limitada o fertilidad. El casete se insertó en el cromosoma X y redujo el éxito de apareamiento de los machos, lo que dio como resultado una descendencia reducida. La frecuencia del casete en la población finalmente disminuye a lo largo de cada generación hasta que desaparece por completo de la población.
En experimentos de laboratorio, todas las crías se convirtieron a genes nativos en ocho a diez generaciones, lo que llevó alrededor de seis meses en el caso de las moscas.
«Debido a que los insectos que llevan el casete genético son penalizados con un severo costo de aptitud, el elemento es eliminado rápidamente de la población, y dura sólo el tiempo necesario para convertir el 100 por ciento de las formas resistentes a los insecticidas del gen objetivo nuevamente al tipo salvaje», dijo Auradkar.
Los investigadores señalan que la naturaleza autoeliminable del e-Drive significa que puede introducirse y reintroducirse según sea necesario y según se utilicen diferentes tipos de pesticidas. Los investigadores están desarrollando ahora un sistema e-Drive similar en mosquitos para ayudar a prevenir la propagación de la malaria.
Además de Auradkar y Bier, los coautores del artículo de Nature Communications incluyeron a sus colaboradores cercanos Rodrigo Corder, del Instituto de Ciencias Biomédicas de la Universidad de São Paulo, y John Marshall, del Instituto de Genómica Innovadora, quienes realizaron un sofisticado modelo matemático que reveló importantes características ocultas del sistema e-Drive, incluida su capacidad para eliminar de manera eficiente una clase de individuos en los que el proceso de impulso no ocurrió.
Más información: Ankush Auradkar et al, Un impulso alélico autoeliminador revierte la resistencia a los insecticidas en Drosophila sin dejar ningún transgén en la población, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-54210-4
