La alteración de genes asociados con el pigmento ocular mediada por CRISPR / Cas9 hizo que el color de los ojos cambiara de negro a blanco. Crédito:Michelle Bui, UC Riverside.
Investigadores de la Universidad de California, Riverside ha desarrollado mosquitos transgénicos que expresan de manera estable la enzima Cas9 en su línea germinal. La adición de Cas9 permitirá el uso de la herramienta de edición de genes CRISPR para hacer eficiente, cambios dirigidos al ADN de los mosquitos.
Como prueba de concepto, los investigadores utilizaron el sistema para alterar la cutícula, ala, y desarrollo ocular, produciendo completamente amarillo, mosquitos de tres ojos y sin alas. Su objetivo a largo plazo es utilizar mosquitos que expresan Cas9 junto con otra tecnología, denominada impulsos genéticos, para insertar y propagar genes que suprimen a los insectos y, al mismo tiempo, evitar la resistencia que la evolución normalmente favorecería. Aedes aegypti son los principales portadores de dengue, chikungunya, fiebre amarilla, y virus zika, y se están volviendo rápidamente resistentes a los plaguicidas de uso común.
Publicado hoy en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS) , el estudio fue dirigido por Omar Akbari, profesor asistente de entomología en la Facultad de Ciencias Naturales y Agrícolas de la UCR y miembro del Instituto de Biología Integrativa del Genoma de la universidad.
Los esfuerzos anteriores para utilizar la edición del genoma para evitar que los mosquitos propaguen patógenos se han visto obstaculizados por las bajas tasas de mutación, escasa supervivencia de los mosquitos editados, y transmisión ineficaz de genes alterados a la descendencia. Akbari y sus colegas desarrollaron mosquitos transgénicos que expresan de manera estable una enzima bacteriana Cas9 en la línea germinal, lo que permite la edición del genoma de alta eficiencia utilizando el sistema CRISPR. CRISPR funciona como un par de tijeras moleculares, cortar y reemplazar secuencias de ADN específicas basadas en una guía de ácido ribonucleico (ARN). En el papel, el equipo utilizó el sistema para alterar los genes que controlan la visión, vuelo y alimentación, resultando en mosquitos con un ojo extra, alas malformadas, y defectos en el color de ojos y cutículas, entre otros cambios.
La alteración mediada por CRISPR / Cas9 de genes asociados con el pigmento de la cutícula hizo que los mosquitos cambiaran de negro a amarillo. y la alteración de los genes asociados con el pigmento ocular provocó que el color de los ojos cambiara de negro a blanco. Crédito:UC Riverside.
Akbari dijo que estas cepas representan el primer paso hacia el uso de sistemas de impulso genético para controlar las poblaciones de mosquitos y reducir las enfermedades que propagan.
"Estas cepas Cas9 se pueden utilizar para desarrollar impulsos genéticos divididos, que son una forma de impulso genético mediante el cual el Cas9 y los ARN guía se insertan en loci genómicos separados y dependen entre sí para la propagación. Esta es la forma más segura de desarrollo y probar los impulsores genéticos en el laboratorio para garantizar que no se propaguen a la naturaleza, "Dijo Akbari.
Los impulsores genéticos aumentan en gran medida las probabilidades de que un gen o un conjunto de genes se transmitan a la descendencia:del 50 al 99 por ciento. Este número puede aumentar potencialmente al 100 por ciento cuando un gen objetivo se interrumpe en varios sitios, una técnica llamada multiplexación que ha sido recientemente modelada matemáticamente por Akbari y sus colegas en UC Berkley.
Los impulsores genéticos se pueden utilizar para sesgar la herencia genética a favor de una rápida propagación, genes autodestructivos, como los que alteran la fertilidad, y podrían ser una forma rentable y respetuosa con el medio ambiente de suprimir las poblaciones de insectos que propagan enfermedades.
"Deben emprenderse los siguientes pasos para identificar las secuencias reguladoras que se pueden utilizar para expresar los ARN guía del genoma, y una vez identificadas estas secuencias, el desarrollo de impulsores genéticos en la especie debería ser llave en mano, "Dijo Akbari.
El título del artículo es "La expresión de Germline Cas9 produce una ingeniería genómica altamente eficiente en un importante vector de enfermedades en todo el mundo, Aedes aegypti."
