Mosquitos machos estéreis criados com CRISPER / Cas9 – ScienceDaily

O ilustre professor Craig Montell da UC Santa Barbara fez uma descoberta em uma técnica para controlar as populações de Aedes aegypti, um mosquito que transmite dengue, febre amarela, Zika e outros vírus. O estudo, publicado no procedimentos da Academia Nacional de Ciências, documenta o primeiro uso da edição de genes CRISPER / Cas9 para direcionar um gene específico relacionado à fertilidade em mosquitos machos. Os pesquisadores foram então capazes de discernir como essa mutação pode suprimir a fertilidade das fêmeas dos mosquitos.

Montell e seus co-autores estavam trabalhando para melhorar uma prática de controle de vetores chamada técnica de inseto estéril (SIT). Para controlar as populações, os cientistas criam muitos insetos machos estéreis. Eles então libertam esses machos em números que oprimem suas contrapartes selvagens. A ideia é que as fêmeas que acasalam com machos estéreis antes de encontrarem um fértil tornam-se inférteis, diminuindo assim o tamanho da próxima geração. Repetir essa técnica várias vezes pode causar o colapso da população. Além do mais, como cada geração é menor que a anterior, a liberação de um número semelhante de machos estéreis tem um efeito mais forte com o tempo.

O SIT tem se mostrado eficaz no manejo de uma série de pragas agrícolas, incluindo a mosca do Mediterrâneo (mosca da fruta do Mediterrâneo), uma das principais pragas da Califórnia. Os mosquitos Aegypti, que se originaram na África, mas desde então se tornaram invasores em muitas partes do mundo, também foram testados, devido em grande parte às mudanças climáticas e viagens globais.

No passado, os cientistas usavam produtos químicos ou radiação para esterilizar A. aegypti macho. “Existem genes suficientes que afetam a fertilidade, então uma abordagem aleatória de destruir um grande número de genes tornará os machos inférteis”, disse Montell, professor de Biologia Molecular, Celular e do Desenvolvimento em Duggan. No entanto, os produtos químicos ou a radiação afetaram a saúde dos animais a tal ponto que eles tiveram menos sucesso no acasalamento com as fêmeas, prejudicando a eficácia da técnica do inseto estéril.

Montell achava que deveria haver uma abordagem mais específica com menos danos colaterais. Ele e seus colegas, incluindo os co-autores Jieyan Chen e Junjie Luo, começaram a transformar um gene em mosquitos que causava especificamente a esterilidade masculina sem afetar a saúde dos insetos. O melhor candidato que encontraram foi b2-tubulina (B2t); Sabe-se que a mutação do gene B2t relacionado em moscas-das-frutas causa esterilidade masculina.

Usando CRISPER / Cas9, os pesquisadores eliminaram B2t em machos de A. aegypti. Eles descobriram que os machos mutantes não produziam esperma, mas ao contrário dos esforços anteriores, os garanhões estéreis eram completamente saudáveis. Houve algum debate sobre se os espermatozoides, mesmo os espermatozoides defeituosos de machos estéreis, eram necessários para tornar as fêmeas dos mosquitos inférteis ou se a transferência do fluido seminal era tudo o que era necessário.

Em um experimento, os pesquisadores introduziram 15 machos mutantes em um grupo de 15 fêmeas por 24 horas. Eles então trocaram os machos B2t por 15 machos do tipo selvagem e os deixaram lá. “Essencialmente, todas as mulheres permaneceram estéreis”, disse Montell. Isso confirmou que os machos B2t podem suprimir a fertilidade feminina sem produzir esperma.

A equipe então decidiu determinar como o tempo influenciou o efeito. Eles expuseram as fêmeas a machos mutantes por diferentes períodos de tempo. Os cientistas notaram pouca diferença após 30 minutos, mas a fertilidade feminina diminuiu rapidamente depois disso. Montell observou que as fêmeas copularam duas vezes em média, mesmo durante os primeiros 10 minutos. Isso lhe disse que as fêmeas precisam acasalar com muitos machos estéreis antes que fiquem inférteis.

A combinação de fêmeas com machos B2t por quatro horas reduziu a fertilidade feminina para 20% dos níveis normais. Após oito horas, os números começaram a se nivelar em torno de 10%.

Com o conhecimento dos contra-relógio, a equipe tentou abordar o SIT em condições mais naturais. Eles adicionaram diferentes proporções de machos B2t e do tipo selvagem ao mesmo tempo a uma população de 15 fêmeas por uma semana e registraram a fertilidade das fêmeas. Uma proporção de aproximadamente 5 ou 6 machos estéreis por macho selvagem reduziu a fertilidade das fêmeas pela metade. Uma proporção de 15 para 1 suprimiu a fertilidade para cerca de 20%, onde se estabilizou.

Agora, as populações de Aedes aegypti poderiam facilmente se recuperar de uma queda de 80% na fertilidade, disse Montell. O sucesso do SIT vem de liberações sucessivas e subsequentes de machos estéreis, onde cada liberação será mais eficiente do que a anterior, pois os machos estéreis representam uma proporção crescente da população.

Montell planeja continuar pesquisando os comportamentos de acasalamento e fertilidade dos mosquitos. Eles estão planejando uma maneira de manter estoques de machos B2t para que eles sejam estéreis apenas na natureza e não no laboratório. Além disso, eles estão caracterizando o comportamento de acasalamento dos machos para descobrir novas maneiras de suprimir as populações de mosquitos.

“Estamos muito interessados ​​em estudar muitos aspectos do comportamento do Aedes aegypti porque esses mosquitos afetam a saúde de muitas pessoas”, disse Montell, que já fez muitas pesquisas sobre moscas-das-frutas no passado. “Todos os anos há uma pandemia de doenças transmitidas por mosquitos.”

“Quando o CRISPER / Cas9 foi lançado há vários anos, ele apenas ofereceu novas oportunidades para fazer coisas que você não podia fazer antes”, continuou ele. “Portanto, parecia o momento certo para começarmos a trabalhar no Aedes aegypti.”