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Paratransgénesis

La paratransgénesis es una técnica que intenta eliminar un patógeno de las poblaciones de vectores a través de la transgénesis de un simbionte del vector. El objetivo de esta té...

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La paratransgénesis es una técnica que intenta eliminar un patógeno de las poblaciones de vectores a través de la transgénesis de un simbionte del vector. El objetivo de esta técnica es controlar las enfermedades transmitidas por vectores . El primer paso es identificar proteínas que impidan que la especie del vector transmita el patógeno. Los genes que codifican estas proteínas se introducen luego en el simbionte , para que puedan expresarse en el vector. El paso final de la estrategia es introducir estos simbiontes transgénicos en las poblaciones de vectores en la naturaleza. Un uso de esta técnica es prevenir la mortalidad de los seres humanos por enfermedades transmitidas por insectos. Los métodos preventivos y los controles actuales contra las enfermedades transmitidas por vectores dependen de los insecticidas, [1] aunque algunas razas de mosquitos pueden ser resistentes a ellos. Hay otras formas de eliminarlos por completo. [2] “La paratransgénesis se centra en utilizar simbiontes de insectos modificados genéticamente para expresar moléculas dentro del vector que son perjudiciales para los patógenos que transmiten”. [1] Los simbiontes de la bacteria ácida Asaia son beneficiosos para el desarrollo normal de las larvas de mosquitos; Sin embargo, se desconoce qué hacen los simbiontes Asais con los mosquitos adultos. [1]

El primer ejemplo de esta técnica utilizó Rhodnius prolixus , que está asociado con el simbionte Rhodococcus rhodnii . R. prolixus es un importante insecto vector de la enfermedad de Chagas , causada por Trypanosoma cruzi . La estrategia fue diseñar R. rhodnii para expresar proteínas como la cecropina A, que son tóxicas para T. cruzi o que bloquean la transmisión de T. cruzi . [3]

También se realizan intentos en moscas tsé-tsé utilizando bacterias [4] [5] y en mosquitos de la malaria utilizando hongos, [6] virus [7] o bacterias. [8]

Usos

Aunque el uso de la paratransgénesis puede servir para muchos propósitos diferentes, uno de los principales es “romper el ciclo de la enfermedad”. Este estudio se centra en los experimentos con moscas tsé-tsé y tripanosomas, que causan la enfermedad del sueño en el África subsahariana. Se estudió la biología de transmisión de la mosca tsé-tsé para aprender cómo transmite la enfermedad. Esto se hizo con el fin de encontrar la mejor manera de utilizar la paratransgénesis, que podría ayudar a resolver la transmisión. En este caso, se utilizó la paratransgénesis para crear tripanocidas que detienen la transmisión de tripanosomas en el vector de la mosca tsé-tsé. [4]

Otra enfermedad causada por la transmisión de mosquitos a humanos es la malaria. Este ha sido un problema de salud constante ya que no existe una vacuna efectiva y la malaria es mortal. “El desarrollo de medidas de control innovadoras es un imperativo para reducir la transmisión de la malaria”. [9] En este estudio, se encontró que al utilizar paratransgénesis de Asaia (gfp) en estos mosquitos, había una menor probabilidad de la enfermedad. [9] Están utilizando moléculas efectoras antipatógenas. [9]

Otro ejemplo es el de las abejas melíferas. Un estudio realizado en 2012 descubrió que el uso de bacterias de ácido láctico podría mejorar o ayudar con la salud y la digestión de las abejas melíferas. [10] Este es un uso diferente de la paratransgénesis y se sugirió porque el Lactobacillus era un objetivo fácil para la paratransgénesis. Los científicos querían ver si mantener el microbioma en los intestinos del modelo de insecto funcionaría para mantener saludables a las abejas y a toda la colonia. [10] Ha habido una importante disminución en las poblaciones y colonias de abejas melíferas en los últimos años. Mediante el uso de la paratransgénesis, los científicos y los apicultores esperan aumentar la población de abejas melíferas.

Efectos

El procedimiento para generar insectos transgénicos mediante transformación de la línea germinal.

Los experimentos han demostrado que la propagación a través de las poblaciones de mosquitos es resistente a los parásitos modificados genéticamente a través de la bacteria simbiótica Serratia AS1. Las principales preocupaciones de los reguladores por la liberación de estas bacterias modificadas genéticamente en el campo muestran que no había ninguna opción para la “recuperación”. “Serratia AS1 pierde plásmidos a medida que se replica en mosquitos y en cultivo, volviendo al tipo salvaje y esa transferencia horizontal del plásmido de Serratia AS1 a otras bacterias es difícil de detectar”. [11] Esto significa que los ensayos de campo iniciales se pueden utilizar en el sistema reversible además de que las bacterias recombinantes liberadas que expresan compuestos antiplasmodiales de un plásmido vuelven al tipo salvaje a una cierta tasa. [11]

El procedimiento de transformación de insectos mediante simbiontes transgénicos.

“La paratransgénesis son organismos simbióticos modificados genéticamente que bloquean el desarrollo o la transmisión de patógenos por vectores utilizando moléculas de expresión”. La figura 2 muestra virus simbióticos de An. gambiae [7] y Ae. aegypti [12] que utilizan bacterias simbiontes chupadoras de sangre, [3] moscas tsé-tsé [13] y mosquitos. [14] Los simbiontes que expresan moléculas dirigidas al desarrollo de patógenos pueden tener transmisión en regiones endémicas. [13] Al igual que con la transgénesis, la propagación de simbiontes transformados se beneficia de la disponibilidad de un sistema de impulso genético para reemplazar a los simbiontes no transformados presentes en las poblaciones de vectores naturales también se observa en la transgénesis. [13] La paratransgénesis reduce la transmisión de tripanosomas africanos por moscas tsé-tsé. Ha transformado a Sodalis , un simbionte de moscas tsé-tsé que se encuentra en el intestino medio y la hemolinfa de Glossina m. morsitans , Glossina p. palpalis , Glossina austeni y Glossina brevipalpis , y las glándulas salivales de Gl. p. palpalis , que se han transmitido verticalmente a través de las glándulas mamarias femeninas. [13] La transmisión vertical se ha detectado en 9 de 12 crías F1 y ocho de 12 descendientes F2 por GFP-transformado (recSodalis), que ha transformado al simbionte para que se propague entre las poblaciones de moscas tsetsé. [13] Esto dio como resultado que Sodalis se aislara de Gl. m. morsitans y Gl. fuscipes , que se transformaron con GFP; el recSodalis obtuvo especies hospedadoras sépticas no nativas de moscas tsetsé colonizadas a una densidad similar a la colonización nativa. [14] [15]

Una dirección futura en la paratransgénesis de vectores está dentro de las poblaciones naturales de insectos y no se ha determinado si los simbiontes transformados pueden reemplazar a los simbiontes no transformados. No hay efectos en los insectos hospedadores y son capaces de transmitirse verticalmente (a través de la transmisión transovárica) o lateralmente (debido a los hábitos alimentarios) cuando se trata de simbiontes. Los endosimbiontes de Wolbachia son un sistema impulsado por genes y también pueden afectar la paratransgénesis. [4]

Wolbachia son bacterias transicionales intracelulares que controlan la reproducción de insectos a través de incompatibilidad citoplasmática (CI). [16] “ Las hembras no infectadas con Wolbachia no se reproducirán con machos infectados, lo que reduce la frecuencia de individuos no infectados y aumenta la frecuencia de insectos infectados con Wolbachia en una población”. [16] Este efecto hará que otros simbiontes transformados controlados transicionales se propaguen dentro de una población de insectos, lo que expande la frecuencia. [4] Estos insectos incluyen: Ae. aegypti, Aedes albopictus y Culex quinquefasciatus. [16] El densovirus es un ejemplo de cómo se transforma la propagación a través de simbiontes, que ocurre en las poblaciones naturales de mosquitos.

Durante el proceso de conducción como un mecanismo impulsado por genes, la cepa Wolbachia reduce la vida útil del mosquito para el desarrollo del patógeno dentro del mosquito (conocido como el período de incubación extrínseca o EIP). [17] La ​​eliminación de los vectores de la enfermedad es difícil de tratar debido a la reducción de la vida útil del vector para su propio crecimiento debido a un tiempo de crecimiento más corto. [18] Esto significa que se dirige a los mosquitos más viejos en lugar de los más jóvenes y esto también implica una prueba de evolución de los agentes de biocontrol mosquitocidas. [19] Ya existe tiempo para una presión selectiva sobre el desarrollo de patógenos en mosquitos infectados con Plasmodium para Anopheles (mosquitos de los pantanos) del 20% al 40% por ciclo gonotrófico [20] [19] lo que resulta en un acortamiento del ciclo de vida del parásito dentro del vector.

“Un enfoque consiste en reducir la competencia vectorial (parámetro lineal) y la supervivencia vectorial (parámetro exponencial). Ambos efectos en conjunto deberían reducir la capacidad vectorial y la carga de enfermedad en las zonas endémicas y prevenir la transmisión”. [14]

Enfermedades

Las enfermedades transmitidas por vectores son comunes, por lo que trabajar para comprender cómo se transmiten estas enfermedades puede conducir a una mejor prevención o tratamiento de estas enfermedades. Las enfermedades transmitidas por vectores, como la malaria, se transmiten de los mosquitos a los humanos. [21] El Trypanosoma cruz causa la enfermedad de Chagas y existen esfuerzos para utilizar la paratransgénesis para prevenir la propagación de esta enfermedad. La estrategia consiste en alterar el microbio y luego reinsertarlo en el insecto que ha sido modificado genéticamente para alterar los patógenos. El artículo "Control paratransgénico de enfermedades transmitidas por vectores" analiza el enfoque para comprender estas enfermedades. [22] La tripanosomiasis africana humana (enfermedad del sueño) es una enfermedad que afecta a muchas personas en el África subsahariana. En la última década, las cifras se han acercado a la eliminación. Esta enfermedad se transmite por moscas y los últimos esfuerzos para controlarla son menos de 10.000 casos por año. [23]

Tratamiento

Existen muchas enfermedades en las que puede producirse paratransgénesis, siendo la más común la malaria. El artículo “Evaluación de la utilidad de la paratransgénesis para el control de la malaria” describe el problema mundial de la malaria, una causa de importantes problemas de salud. [2] La transmiten los mosquitos y, aunque la forma más útil de eliminarlos es utilizar insecticidas, algunas especies de mosquitos son resistentes a los insecticidas. Para combatir a los mosquitos resistentes a los insecticidas, se han creado plasmodios modificados genéticamente que ayudan a destruir el intestino del mosquito. [2] Otro estudio “Usando la infección para combatir la infección: los hongos de paratransgénesis pueden bloquear la transmisión de la malaria en los mosquitos” demuestra genes efectores antimalaria que se inyectaron en el hongo entomopatógeno Metarhizium anisopliae. [24] A continuación, el hongo se inyectó en mosquitos no infectados y se expresó en la hemolinfa. Lo interesante de esto es que cuando se coexpresaron otras moléculas, las glándulas salivales expresaron niveles de malaria de hasta el 98%. [24]

Para realizar la paratransgénesis se requieren varios requisitos:

  • Las bacterias simbióticas se pueden cultivar in vitro fácilmente.
  • Puede modificarse genéticamente , por ejemplo mediante la transformación con un plásmido que contenga el gen deseado.
  • El simbionte diseñado es estable y seguro.
  • La asociación entre vector y simbionte no puede atenuarse.
  • La entrega en campo se gestiona fácilmente.

Referencias

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