El Instituto Pirbright aplicó CRISPR-Cas9 en Culicoides sonorensis, vector de los virus de la lengua azul, Schmallenberg y la enfermedad hemorrágica epizoótica
Redactor: Valentina Ríos
Editor: Javier Morales O.
Científicos del Instituto Pirbright, en el Reino Unido, lograron editar por primera vez el genoma de un jején del género Culicoides, un grupo de diminutos insectos hematófagos que transmite enfermedades capaces de provocar importantes pérdidas en la ganadería. El avance permitirá investigar con mayor precisión qué genes intervienen en su desarrollo, reproducción y capacidad para propagar virus entre los animales.
El experimento se realizó con Culicoides sonorensis, una especie empleada como modelo para estudiar el virus de la lengua azul. Mediante una técnica basada en CRISPR-Cas9, el equipo modificó un gen relacionado con el color de los ojos y demostró que el procedimiento puede generar alteraciones genéticas en estos insectos.
El resultado constituye una prueba de concepto y no representa la liberación de jejenes modificados en el ambiente ni un método disponible para controlar enfermedades ganaderas. Su importancia inmediata radica en proporcionar una herramienta de laboratorio para estudiar organismos que, debido a su tamaño y fragilidad, han sido especialmente difíciles de manipular.
Vectores de tres enfermedades importantes para la ganadería
Los Culicoides son insectos que miden entre uno y cuatro milímetros. Las hembras se alimentan de sangre y pueden adquirir virus al picar a un animal infectado, para posteriormente transmitirlos a otros hospedadores susceptibles.
Entre los agentes propagados por distintas especies del género se encuentran el virus de la lengua azul, el virus de Schmallenberg y el virus de la enfermedad hemorrágica epizoótica. Estas infecciones afectan principalmente a rumiantes domésticos y silvestres, aunque la especie animal más perjudicada y la gravedad clínica varían según el virus y sus cepas.
La lengua azul es una enfermedad vírica no contagiosa que puede ocasionar cuadros graves en ovejas, además de afectar bovinos, cabras y otros rumiantes. Una investigación anterior describió cómo el virus de la lengua azul evade defensas del hospedador, otro componente necesario para comprender el desarrollo de la infección.
La circulación de estos patógenos también genera consecuencias económicas y operativas. Los brotes pueden afectar la productividad, ocasionar mortalidad, alterar la reproducción y provocar restricciones al movimiento de animales. La expansión reciente de la lengua azul en Francia mostró la presión que la enfermedad puede ejercer sobre explotaciones de ovinos y bovinos.
El tamaño de los Culicoides dificultaba la edición genética
Las técnicas convencionales de edición en insectos suelen introducir los componentes necesarios directamente en embriones. Ese procedimiento resultó problemático en Culicoides porque sus huevos son extremadamente pequeños y delicados, lo que impidió obtener resultados satisfactorios durante los primeros intentos.
La autora principal del estudio, Katherine Nevard, científica de la plataforma de transgénesis de insectos del Instituto Pirbright, recibió durante dos meses de 2024 formación especializada en el laboratorio de Jason Rasgon, profesor de la Universidad Estatal de Pensilvania y experto en genética de vectores.
La capacitación se centró en un método denominado ReMOT Control, que permite introducir los reactivos en hembras adultas en lugar de inyectarlos directamente en cada embrión. Tras regresar al Instituto Pirbright, el equipo adaptó una variante reciente conocida como DIPA-CRISPR a los jejenes.
Los científicos realizaron una inyección intratorácica con una mezcla de la enzima Cas9 y moléculas de ARN guía. Una vez dentro de las hembras, estos componentes fueron captados por los ovocitos en desarrollo. El ARN dirigió la enzima hacia una secuencia concreta del ADN, donde Cas9 produjo un corte capaz de originar mutaciones durante la reparación.
Un cambio en el color de los ojos confirmó el resultado
Para comprobar si el procedimiento funcionaba, los investigadores eligieron como objetivo el gen white, relacionado con la pigmentación ocular. Este tipo de marcador se utiliza en pruebas iniciales porque sus modificaciones pueden reconocerse mediante un cambio visible, facilitando la identificación de los ejemplares editados.
La mutación obtenida confirmó que los componentes de CRISPR habían alcanzado las células reproductoras y actuado sobre la secuencia seleccionada. El estudio, publicado en Scientific Reports, representa la primera demostración de edición genética basada en CRISPR en una especie de Culicoides.
Rafael Homem, responsable de la plataforma de transgénesis de insectos del Instituto Pirbright, señaló que el procedimiento ofrece un método práctico para manipular genéticamente estos vectores. La utilidad científica consistirá ahora en aplicar la herramienta a genes cuya función no puede determinarse únicamente mediante observación.
El enfoque tiene puntos en común con otros trabajos dirigidos a intervenir genéticamente artrópodos de importancia veterinaria. En el caso de la investigación genética sobre garrapatas transmisoras de babesiosis bovina, el propósito también es identificar procesos biológicos que puedan aprovecharse para mejorar el control de los vectores.
La herramienta permitirá estudiar cómo transmiten los virus
La edición genética permitirá desactivar genes seleccionados y observar cómo cambia la biología del insecto. Los científicos podrán investigar factores asociados con la alimentación sanguínea, la reproducción, la inmunidad, la susceptibilidad a la infección y la capacidad del virus para superar las barreras internas del vector.
No todos los jejenes que entran en contacto con un virus consiguen transmitirlo. Para convertirse en vectores competentes, el agente infeccioso debe sobrevivir y replicarse dentro del insecto, desplazarse por sus tejidos y alcanzar las glándulas salivales. Identificar los genes que favorecen o restringen este recorrido ayudaría a explicar por qué determinadas especies o poblaciones propagan una enfermedad con mayor eficacia.
Christopher Sanders, responsable de entomología en Pirbright, indicó que estas herramientas respaldarán las investigaciones sobre las enfermedades transmitidas por Culicoides. Un conocimiento más preciso de su biología podría contribuir al desarrollo de mejores sistemas de vigilancia y control, aunque el estudio actual no prueba todavía una intervención aplicable en las explotaciones.
El seguimiento del vector resulta especialmente relevante porque su actividad no desaparece necesariamente durante los meses fríos. Estudios previos han detectado que algunos Culicoides permanecen activos durante el invierno, una observación que obliga a revisar cómo se estiman los periodos de riesgo sanitario.
Una plataforma para investigación bajo condiciones controladas
El equipo espera que otros laboratorios adopten el método para estudiar la función de diferentes genes en Culicoides. Antes de convertir ese conocimiento en una herramienta de control será necesario comprobar cada resultado, evaluar posibles efectos no deseados y determinar su utilidad frente a especies y virus concretos.
La edición del gen relacionado con el color ocular no busca alterar la transmisión de enfermedades por sí misma. Su función fue demostrar que la técnica puede aplicarse con éxito. Las próximas investigaciones podrán seleccionar genes vinculados directamente con la infección viral o con características esenciales para la supervivencia del insecto.
Para la sanidad ganadera, el avance amplía la capacidad de estudiar uno de los componentes menos comprendidos de la transmisión: el propio vector. Las vacunas, la vigilancia de los rebaños, las restricciones de movimiento y la gestión de las poblaciones de insectos continuarán siendo las herramientas disponibles mientras se determina qué aplicaciones prácticas pueden derivarse de la nueva plataforma genética.
Fuentes referenciales:
Phys.org – Primera edición genética de jejenes Culicoides
Instituto Pirbright – Culicoides modificados mediante CRISPR
Scientific Reports – Edición del gen white en Culicoides sonorensis
