Las abejas son especies clave implicadas en la polinización de las plantas y son esenciales para la reproducción de las plantas, la biodiversidad y la seguridad alimentaria1. Sus servicios de polinización benefician a una amplia gama de cultivos de alto valor económico, contribuyendo con un estimado de $ 235 a 577 mil millones anuales a la agricultura mundial. Sin embargo, la disminución mundial de las poblaciones de abejas ha suscitado serias preocupaciones debido a sus posibles consecuencias para la estabilidad ecológica y la productividad de los cultivos, que han provocado una pérdida estimada de entre 4.800 y 16.300 millones de dólares en los países pobres muyendeudados. La desaparición masiva de abejas implica múltiples interacciones entre varios factores: aplicación de pesticidas, pérdida de hábitat, cambio climático e infecciones por patógenos, incluidos virus, bacterias, hongos y protistas.
Entre estos microorganismos, Nosema spp., un hongo microsporidio que altera el funcionamiento del intestino, y los parásitos tripanosomátidos, en particular Lotmaria passim, están ampliamente distribuidos en las colonias de abejas melíferas de todo el mundo3, 4. Hallazgos recientes muestran que las infecciones por L. passim , incluso cuando son asintomáticas, pueden regular a la baja los genes relacionados con el sistema inmunitario y alterar el metabolismo energético en las abejas melíferas, lo que podría comprometer su resistenciabajo estrés adicional. De manera similar, las infecciones por Nosema spp. reducen la longevidad de las abejas, suprimen la función inmune e interrumpen la dinámica de búsqueda de alimento de la colonia, lo que reduce la producción de miel y aumenta la mortalidad de la colonia. Además, las coinfecciones que involucran tanto a Nosema spp. como a tripanosomátidos pueden tener efectos sinérgicos, exacerbando el estrés fisiológico y debilitando las defensas del huésped. Estos hallazgos subrayan la importancia de monitorear múltiples patógenos simultáneamente.
Hacer frente a estas amenazas requiere el desarrollo de herramientas de diagnóstico rápidas y precisas, que a su vez dependen de una comprensión más profunda de la biología, la transmisión y las estrategias de supervivencia de estos patógenos6. La detección de estos patógenos a través de métodos tradicionales, como la microscopía óptica y la amplificación molecular, sigue siendo fiable, pero se enfrenta a ciertas limitaciones. Se han desarrollado ejemplos de qPCR, RTqPCR (requiere ciclos a diferentes temperaturas) y métodos isotérmicos, como la amplificación mediada por bucle (LAMP, funciona a temperatura constante), para parásitos fúngicos, virales, bacterianos o protozoarios 6,7,8,9,10. Sin embargo, la implementación de estos métodos requiere equipo especializado, junto con personal capacitado e instalaciones de laboratorio bien equipadas, lo que restringe su practicidad para aplicaciones de campo y monitoreo a gran escala. Para abordar estos problemas, se han desarrollado nuevas técnicas moleculares: la amplificación de dianas de ADN con amplificación de polimerasa recombinasa (RPA), junto con la detección basada en CRISPR/Cas12a, un enfoque rápido, específico y sensible. El método funciona de forma isotérmica y produce resultados visuales que lo hacen adecuado para el diagnóstico in situ o en el punto de atención, según Shao et al.11 y Xiao et al.12.
RPA es un método de amplificación de ADN simple y rápido que funciona a una temperatura constante, generalmente entre 37 °C y 42 °C. Se basa en enzimas recombinasas, proteínas de unión al ADN monocatenario y una polimerasa desplazadora de hebras para amplificar el ADN sin necesidad de ciclos térmicos. RPA es especialmente adecuado para pruebas in situ y diagnósticos de campo debido a su velocidad, requisitos mínimos de equipo y compatibilidad con muestras de crudo 11,12,13. Para mejorar la especificidad, el producto RPA se puede detectar utilizando la endonucleasa Cas12a, que también funciona dentro del mismo rango de temperatura. Cas12a se une a un ARN guía CRISPR (ARNg), un ARN corto que guía a Cas12a hacia la secuencia diana amplificada y se une a la secuencia complementaria en el ADN. Al unirse, Cas12a se activa y exhibe actividad de escisión colateral (trans), específicamente contra el ADN monocatenario (ssDNA). Esto permite el uso de moléculas reporteras de ssDNA marcadas con fluoróforos o biotina, que pueden generar fluorescencia o señales visuales, incluidas las lecturas de tiras de flujo lateral. Juntos, RPA y CRISPR/Cas12a forman una poderosa plataforma de diagnóstico molecular que es rápida, sensible y adecuada para su uso en entornos de campo o de recursos limitados12.
Para mejorar aún más la practicidad de este enfoque de diagnóstico molecular, también implementamos un método simplificado de lisis celular lista para la amplificación (ARCL) basado en la lisis de hidróxido de sodio (NaOH) de abdómenes de abejas11,14, eliminando la necesidad de una preparación extensa de muestras y reactivos de laboratorio. Esta técnica rápida de extracción de ácidos nucleicos, combinada con la amplificación isotérmica y el sistema de detección CRISPR/Cas12a, permite un flujo de trabajo verdaderamente desplegable sobre el terreno que reduce significativamente tanto el tiempo como el coste. Es importante destacar que el ensayo mantiene la calidad, la alta sensibilidad y la especificidad comparables a la qPCR, el estándar de oro actual para la detección de patógenos en abejas.
Aquí, aplicamos con éxito esta metodología para la detección de Nosema ceranae y L. passim en abejas melíferas (Figura 1). Comparamos este método con los ensayos estándar de qPCR y validamos su rendimiento utilizando muestras infectadas de forma natural. Nuestros hallazgos muestran que este enfoque es una alternativa práctica y confiable para el monitoreo de campo de la salud de las abejas melíferas, con un gran potencial para la vigilancia a gran escala y los esfuerzos de intervención temprana en la apicultura.