Los artrópodos que se alimentan de sangre, como mosquitos, garrapatas y flebótomos, transmiten varios patógenos médicamente relevantes, muchos de los cuales están poco estudiados y carecen de terapias adecuadas. Por lo tanto, prevenir la transmisión de enfermedades a menudo requiere apuntar al artrópodo1. Por ejemplo, el manejo integrado de vectores (IVM) es un marco integral que tiene como objetivo aumentar la eficacia de los métodos tradicionales de control de vectores, como los insecticidas, aumentándolos con métodos más innovadores como el control genético2. Esta colección especial destaca una amplia gama de artrópodos transgénicos que se generan para estudiar y controlar enfermedades transmitidas por vectores, y las habilidades técnicas y creativas necesarias para desarrollar tales organismos genéticamente modificados.
Las relaciones artrópodos-patógenos-huésped evolucionan a lo largo de muchos años para dar forma a la genética de todas las especies afectadas 3,4,5. Los sistemas modelo suelen ser inadecuados para estudiar los artrópodos que se alimentan de sangre porque su biología y comportamientos son específicos de la especie. Los entomólogos moleculares deben recrear los entornos complejos que permiten la alimentación y reproducción de la sangre para que las especies individuales puedan mantenerse y estudiarse de forma rutinaria en el laboratorio en condiciones controladas. La cría de artrópodos hematófagos requiere tanto experiencia biológica como la "atención meticulosa de individuos capacitados"6. Por esta razón, no es de extrañar que la biología de vectores esté a la vanguardia de la innovación genética.
Aunque este número especial cubre la generación de artrópodos transgénicos en diversos géneros, surge un tema central: el proceso requiere una gran atención a los detalles, una comprensión aguda de la biología del organismo y una mentalidad inventiva. Louradour et al.7 destacan los desafíos de adaptar las técnicas de microinyección embrionaria a los vectores de parásitos de Leishmania , es decir, flebótomos, que ponen huevos muy pequeños. Los huevos recién puestos se transfieren a trozos individuales de papel de filtro negro en un portaobjetos de microscopio con un cubreobjetos y se alinean cuidadosamente para la microinyección. Los niveles de humedad, la calidad de los materiales preparados y el cuidado con el que se realiza el proceso son solo algunas variables que determinan si la técnica tiene éxito. La microinyección de huevos duros presenta un conjunto distinto de desafíos: una gruesa capa externa de cera en los embriones, corion duro y alta presión intraoval8. Sharma et al. describen procedimientos en Ixodes scapularis que superan estos obstáculos eliminando la capa de cera, ablandando el corion y desecando los huevos8. Estos incluyen la ablación del órgano de Gené (glándula de cera) de las hembras que ponen huevos, la recolección de los huevos dentro de las 24 h posteriores a la puesta y luego la colocación de los huevos en una solución de cloruro de sodio al 1% (p / v) durante aproximadamente 1 h antes de la microinyección8.
Es posible eludir las microinyecciones embrionarias inyectando pupas o adultos con la maquinaria que edita o silencia los genes. Benetta et al. describen esta técnica utilizando dos métodos de administración de ovarios: transducción de carga ovárica mediada por receptores (control ReMOT) o cápsulas de péptidos anfifílicos ramificados (BAPC), así como dos estrategias de inyección (un Femtojet o un tubo aspirador) en la avispa joya parásita Nasonia vitripennis9. Las pupas se alinearon y se unieron a un portaobjetos de microscopio con pegamento para facilitar el proceso de inyección y reducir la mortalidad9. Los adultos, por otro lado, fueron anestesiados con hielo para que el usuario pudiera sostener a la hembra con fórceps durante la inyección en el abdomen.
Además de la edición de genes mediada por CRISPR / Cas9, este número cubre otras tecnologías de ingeniería genética utilizadas en artrópodos, incluida la recombinasa φC31 dirigida al sitio y GAL4-UAS. El primero, descrito por Adolfi et al., logra la integración dirigida al sitio de la carga transgénica flanqueada por attB para la integración única o el intercambio de casetes mediado por recombinasa en los vectores de malaria Anopheles gambiae y Anopheles stephensi10. Esta tecnología permite la inserción dirigida al sitio en líneas de acoplamiento que se han establecido previamente, lo que simplifica la validación al evitar los efectos posicionales y los esquemas de apareamiento posteriores necesarios para una línea genética estable10. La otra técnica, el sistema bipartito GAL4-UAS, es utilizada por Poulton et al. para generar Anopheles gambiae transgénicos que expresan casetes transgénicos de manera espaciotemporal, específica para tejidos, incluso a expensas de costos severos de aptitud11. Debido a su flexibilidad, este sistema permite a los investigadores examinar fenotipos e inferir funciones genéticas que de otro modo serían imposibles.
De hecho, la carga transgénica a menudo confiere costos de aptitud al artrópodo; por lo tanto, Williams et al. establecieron protocolos simples para medir los costos de aptitud en mosquitos transgénicos Aedes aegypti 12. Estos incluyeron fecundidad, tamaño y forma de las alas, fertilidad, proporción de sexos, viabilidad, tiempos de desarrollo, contribución masculina y longevidad adulta12. Tales mediciones de aptitud se pueden utilizar para comparar la salud de los mosquitos transgénicos generados en estudios o para modelar la tasa de fijación de transgenes en modelos matemáticos.
Los detalles metodológicos de estos manuscritos se ilustran visualmente para facilitar la reproducción. Se presentan una variedad de técnicas moleculares y entomológicas: sexado y cribado de pupas de mosquitos para marcadores fluorescentes11,12; combinación y purificación de mezclas de plásmidos φC31 donantes y auxiliares10; inyectar avispas joya adultas por vía intraabdominal9; alinear huevos de flebótomos para microinyección7; y glándulas de cera de ablación de garrapatas8. Dada la amplitud de las técnicas cubiertas en este número especial, tanto los aficionados como los expertos están invitados a vislumbrar los fundamentos de la generación de artrópodos modificados genéticamente. Estas técnicas son la base para estudiar la fisiología de los artrópodos y las interacciones vector-patógeno, que son esenciales para desarrollar estrategias novedosas que reduzcan las enfermedades transmitidas por vectores.