Estrategias de población de repuesto para controlar las poblaciones de vectores y el uso de la Wolbachia pipientis para la unidad genética

Mi nombre es el Dr. Jason Rascon. Soy profesor asistente en la Escuela de Salud Pública Johns Hopkins Bloomberg, en el Departamento de Microbiología Molecular e Inmunología, y también en el Instituto de Investigación de la Malaria Johns Hopkins. Mi interés principal se centra en la relación entre la genética de las poblaciones de vectores y la epidemiología de los patógenos transmitidos por vectores.

Entonces, la malaria es la enfermedad transmitida por vectores más importante en el mundo actual. Es una causa masiva de muertes. Mata, según las estadísticas, entre uno y tres millones de personas al año.

La mayoría son niños menores de cinco años en África. Por lo tanto, es un problema enorme. Y eso solo en términos de mortalidad, pero también representa una carga inmensa en cuanto a morbilidad, salud pública y efectos sobre la economía de estas zonas afectadas; realmente es un problema grave.

Sabes, en Sudamérica, África y Asia, es, es, es, es un tipo de problema mundial y está resurgiendo. Por lo tanto, el sistema de conducción génica es lo que hace que estas estrategias sean, en teoría, económicamente posibles. De modo que la idea es que esencialmente puedes ver la población con un número muy pequeño de insectos modificados.

Y el mecanismo, el mecanismo de transmisión genética, propagará ese rasgo en la población hasta alcanzar una alta frecuencia. La forma de entenderlo es la siguiente: en condiciones normales, supongamos que se ha creado un insecto transgénico que posee una copia del gen, ya que estos insectos normalmente son diploides. Tienen dos copias de cada cromosoma.

Y si se cruzan con un tipo salvaje solo por azar, se esperaría que el 50% de su descendencia presentara ese rasgo. Luego, el 50% de esa descendencia lo tendría. Por lo tanto, con el tiempo simplemente se diluiría.

Un mecanismo de transmisión dirigida de genes indica que, mediante diversas estrategias o mecanismos específicos, más del 50 % de los descendientes portarán el rasgo. Por lo tanto, en realidad aumentará su frecuencia con el tiempo, en lugar de diluirse o mantenerse en la misma frecuencia. Primero, necesitamos un sistema de transmisión dirigida de genes.

Realmente no existe ningún sistema viable de impulso genético fuera del laboratorio. Hay algunos que pueden funcionar bajo ciertas condiciones en entornos de laboratorio muy controlados, pero en realidad no disponemos de nada que esté en un punto en el que podamos implementar esto en poblaciones naturales de campo. Y, en general, hay una variedad de diferentes mecanismos de impulso genético que actualmente se están considerando.

Todos tienen ventajas, todos tienen desventajas, y por lo tanto realmente no parece haber ninguno que sea inherentemente superior a cualquier otro. Así, Akia pipi es una bacteria heredada obligadamente por vía materna. Está estrechamente relacionada con Rickettsia y se transmite exclusivamente, al menos durante el tiempo evolutivo o ecológico, de la madre a la descendencia.

Entonces, la madre está infectada, da a luz a descendencia infectada, mientras que el macho no está infectado y muere por una variedad de mecanismos diferentes en la naturaleza. Probablemente sea la bacteria endosimbiótica, endos, simbiótica más extendida en la Tierra. Se estima que ocurre en hasta el 75 % de todos los insectos conocidos.

Y este manipula la reproducción del hospedador de tal manera que maximiza su transmisión a la siguiente generación. Dado que los machos son hospedadores de callejón sin salida para esta bacteria, esta realiza acciones para maximizar el número de hembras infectadas. Así, en ciertos sistemas, convierte machos genéticos en hembras funcionales, o convierte a las hembras en partenogenéticas, de modo que nunca necesitan aparearse.

Solo pueden tener hijas hembras infectadas que a su vez tengan hijas hembras infectadas. Y los mosquitos. Akia provoca un fenómeno denominado incompatibilidad citoplasmática.

Y aquí es donde los machos, debido a que son huéspedes de callejón sin salida para la bacteria, se utilizan como caballos de Troya para disminuir la aptitud de las hembras no infectadas en la población. Así, si un macho infectado se aparea con una hembra no infectada, la esteriliza. Sin embargo, las hembras infectadas no presentan problemas, ya sea que se apareen con un macho infectado o no infectado.

Por lo tanto, las hembras infectadas tienen más descendencia porque ninguno de sus apareamientos es estéril. Esta descendencia infectada también tiene más descendientes. Así, esto puede permitir que esta bacteria se propague rápidamente a través de las poblaciones hasta alcanzar una alta frecuencia.

Entonces, la idea consiste en aprovechar esta capacidad de akia de propagarse a través de poblaciones como una manera de introducir genes de interés en dichas poblaciones. A medida que Akia se expande, su gen de interés, digamos un gen para la malaria, se propagaría junto con ella mediante arrastre genético. Akia es ampliamente común en insectos.

Si observa mosquitos en todos los géneros de mosquitos, prácticamente todos los géneros están infectados. No todas las especies dentro de un género están infectadas, pero hay algunas especies dentro de cada género, excepto un olie. No se conocen infecciones naturales de anomolie.

Así que ni anis, ni gambier, ni ninguna anomalía. Y esta es en realidad un área importante de interés para mi grupo de investigación. Estamos intentando infectar Anis y hemos sido capaces, al menos, de demostrar que wbaa puede infectar células de anis gambier.

Entonces, en cultivo celular. Y estamos tratando de no transferir, desde este sistema de cultivo celular in vitro a un sistema de mosquito in vivo, pero nadie lo ha hecho aún. Por lo tanto, esto es relativamente sencillo.

Tiene una jaula de mosquitos que no poseen su gen, y tiene alguna cepa de mosquito que sí lo tiene, digamos que está asociada a Akia o a algún otro mecanismo de transmisión dirigida de genes. Básicamente, siembra su población de jaula inicial, su población ingenua, con mosquitos provenientes de su población experimental, a diversas frecuencias, los cría, toma muestras al azar en cada generación, y continúa así generación tras generación para observar cómo cambia la frecuencia de ese gen con el tiempo. De este modo, puede llevar a cabo el experimento durante un determinado número de generaciones.

Puede llevarse a cabo hasta que su gen alcance una frecuencia predeterminada o hasta que se pierda el gen. Y en realidad son experimentos muy sencillos de realizar en el laboratorio. Es realmente solo, ya sabe, criar mosquitos cada generación de la manera habitual.

Por lo tanto, existen muchas consideraciones éticas. Creo que en primer lugar, debemos asegurarnos de que, usted sabe, ¿realmente funcionará? ¿Será mejor que las estrategias que actualmente están disponibles? Muchas personas desconfían inherentemente de los organismos genéticamente modificados en general.

Por lo tanto, necesitamos ser capaces de abordar esto. Cuando se liberan mosquitos modificados genéticamente en, digamos, el país A que los desea, y el país B está justo al lado y no los quiere, esos mosquitos no respetarán esa frontera. De modo que, si los mecanismos de transmisión genética funcionan como queremos, el gen se propagará, y esos mosquitos llevarán ese gen básicamente a todas partes del rango de la especie.

Y por lo tanto, este tipo de cuestiones políticas, éticas, sociales y legales realmente necesitan abordarse de manera muy exhaustiva. Debemos asegurarnos de que no vamos a empeorar las cosas en lugar de mejorarlas. Por eso queremos comprender completamente todo lo que ocurre en el ambiente antes de liberarlos realmente.

Entonces, nuevamente, existen dos categorías diferentes. Por un lado, están los obstáculos científicos, que son severos, pero sobre los cuales estamos trabajando. Y por otro lado, están los obstáculos sociales, éticos y legales.

Y yo, creo que con el tiempo seremos capaces de abordar los problemas científicos. Quiero decir, realmente no existe un mecanismo de conducto génico que funcione en mosquitos y que sea aplicable. Hay algunos estudios muy recientes que parecen muy prometedores en Drosophila, pero aún no se han trasladado a mosquitos.

Pero creo que estas, estas son el tipo de cosas en las que trabajamos y, ya saben, hemos logrado mucho progreso en los últimos 10, 15 años. Vamos a lograr mucho progreso en los próximos 10 años. Y realmente pienso que los aspectos científicos que finalmente son abordables, una vez que tengamos estas cepas de mosquitos adecuadas para su liberación, las personas deben permitirnos realmente liberarlas.

Y creo que ese tipo de obstáculos será mucho más, mucho más difícil de superar que los problemas científicos. Y es algo que va a llevar mucho tiempo. Y puede ser que al final las personas simplemente no quieran aceptarlos.

Y realmente, ya sabe, no hay mucho que podamos hacer al respecto si esa es la situación en ese momento. Por lo tanto, en general, hay una cantidad considerable de financiamiento. Quiero decir, siempre podemos utilizar más financiamiento, pero ya sabe, los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Gates de la OMS están invirtiendo mucho dinero en enfermedades transmitidas por vectores.

En particular, la malaria y el dengue. Creo que, ya sabe, en términos del dinero disponible, hay una gran cantidad. No debería destinarse todo a un solo enfoque específico, ya sabe, no debería invertirse todo en mosquitos modificados genéticamente.

No debería destinarse todo a insecticidas. Pero realmente necesitamos, ya sabe, diversificar nuestras estrategias y tratar de atacar este problema desde todos los ángulos. Pero hay financiamiento disponible.

Quiero decir, la financiación es difícil para todos en este momento, pero.