Un sistema de «gene drive», o impulsores genéticos, mediante la herramienta conocida como CRISPR/Cas9, permitió que un 94 a 99% de una progenie completa de la problemática plaga conocida como Drosophila de alas manchadas, heredará de forma dominante el sexo masculino en una sola generación. Según los modelos, la liberación de solo 1 mosca editada por cada 4 moscas silvestres, podría suprimir las poblaciones totales de mosca en pocas generaciones en las primeras pruebas dentro de jaulas.
Universidad Estatal de Carolina del Norte / 12 de junio, 2023.- Los investigadores han desarrollado un sistema de conducción de «genética dirigida» o «impulso genético» («gene drive», en inglés)» basado en CRISPR/Cas9 que podría usarse para suprimir las poblaciones de moscas del vinagre Drosophila suzukii, las llamadas «Drosophila de alas manchadas» que devastan las frutas de piel blanda en América del Norte, Europa y partes América del Sur, según una nueva investigación de la Universidad Estatal de Carolina del Norte (NC State).
Los investigadores de NC State desarrollaron sistemas duales de impulsores genéticos basados en CRISPR que apuntaban a un gen específico de D. suzukii llamado «doble sexo», que es importante para el desarrollo sexual de las moscas. CRISPR significa «repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas» y Cas9 es una enzima que actúa como una tijera molecular para cortar el ADN. Los sistemas CRISPR se derivan de sistemas inmunológicos bacterianos que reconocen y destruyen virus y otros invasores, y se están desarrollando como soluciones a problemas en la salud humana, vegetal y animal, entre otros usos.
Apuntar al gen del doble sexo resultó en la esterilidad femenina en numerosos experimentos, ya que las hembras no podían poner huevos, dice Max Scott, entomólogo de NC State y autor correspondiente del estudio en Proceedings of the National Academy of Sciences que describe la investigación.
«Este es el primer impulsor genético considerado buscador de una plaga agrícola, que potencialmente podría usarse para su supresión», dijo Scott.
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Los impulsores genéticos pueden seleccionar, cambiar o eliminar preferentemente rasgos o características particulares e «impulsar» esas ediciones a través de generaciones futuras, lo que a veces da como resultado una probabilidad mucho mayor al 50% de pasar esos cambios a la descendencia.
«Gen drive significa herencia sesgada», dijo Scott.
Los investigadores utilizaron una proteína roja fluorescente para marcar la presencia del cambio genético CRISPR/Cas9 en el modelo genético o genoma de la mosca. Los sistemas de impulsores genéticos transmitieron esa proteína fluorescente al 94-99% de la progenie, informa el estudio.
Los investigadores también utilizaron modelos matemáticos para predecir con qué eficacia el sistema de impulsores genéticos suprimiría una determinada población de D. suzukii en jaulas de laboratorio. El modelo mostró que la liberación de solo una mosca modificada por cada cuatro moscas «silvestres», las que no están editadas genéticamente, podría acumular poblaciones de moscas dentro de aproximadamente 8 a 10 generaciones.
«Debido a que el doble sexo es un gen tan conservado que se requiere para el desarrollo de las hembras en tantas especies de moscas, creo que la estrategia de conducción genética dirigida podría usarse para otras plagas«, dijo Scott.
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Scott y sus colaboradores mostraron previamente éxito en la supresión de las poblaciones de D. suzukii usando una cepa que produce solo machos y también usaron un método similar para reducir las poblaciones de laboratorio de la mosca del gusano barrenador del Nuevo Mundo.
Los próximos pasos incluyen experimentos de prueba contenidos en jaulas en un invernadero de NC State.
«Estamos haciendo experimentos de supresión de jaulas de poblaciones pequeñas. Esperamos saber si las liberaciones repetidas de moscas con una proporción de 1:4 suprimirán las poblaciones de moscas en una jaula como sugiere el modelo», dijo Scott.
Amarish K. Yadav, investigador postdoctoral de NC State y autor principal, Cole Butler, Akihiko Yamamoto, Anandrao A. Patil y Alun L. Lloyd fueron coautores del estudio