Impedir a propagação da malária e dengue por meio de mosquitos geneticamente modificados

Meu nome é Anthony James. Tenho uma nomeação compartilhada nos departamentos de microbiologia e biologia molecular e, em seguida, biologia molecular e bioquímica aqui na Universidade da Califórnia, em Irvine. Meu laboratório trabalha no desenvolvimento de respostas para a simples pergunta de se a genética tem ou não algo a contribuir para o controle de doenças transmitidas por vetores.

No nosso caso específico, estamos interessados em doenças transmitidas por mosquitos, como malária e dengue. A malária é a doença transmitida por vetores com maior mortalidade humana, matando uma pessoa a cada 20 a 30 segundos, em média ao longo de um ano. O vírus da dengue não é tão significativo em termos de mortalidade humana, mas representa um grande problema de saúde pública, afetando potencialmente quase metade da população mundial, com cerca de 50 mil a 100 mil casos por ano.

Além disso, nas áreas tropicais, as abordagens atuais para o controle de doenças transmitidas por vetores, especificamente malária e vírus da dengue, concentram-se no controle do vetor por meio do uso de inseticidas ou da redução dos habitats larvais, larvários e reprodutivos. No caso da malária, utiliza-se medicamentos terapêuticos e profiláticos, bem como medidas de controle que impedem o contato entre pessoas e mosquitos. Isso inclui o uso de mosquiteiros e outras medidas pessoais de proteção que impedem que os mosquitos tenham acesso às pessoas.

Então fazemos a pergunta, como indiquei, se a genética tinha ou não algo a oferecer, e existem duas áreas nas quais estamos considerando a genética. Uma delas é desenvolver técnicas genéticas que reduzam populações de mosquitos. Isso tem sido chamado de redução populacional.

E a segunda área é a substituição populacional. Aqui, a ideia é utilizar genes que confeririam resistência a patógenos específicos e, de alguma forma, fazer com que eles atinjam altas frequências nas populações. Chamamos isso de substituição populacional.

Portanto, houve duas observações interessantes que nos levaram a pensar que a genética tinha um papel a desempenhar no controle de doenças transmitidas por vetores. A primeira é que, se você observar todos os insetos ou artrópodes, incluindo carrapatos que se alimentam de sangue, descobrirá que nem todo artrópode hematófago transmite todas as doenças. Isso sugere a existência de algumas restrições do hospedeiro a esses patógenos, o que, de fato, é verdadeiro.

E quando se pensa em restrições do hospedeiro, começa-se a considerar a genética. A segunda observação foi que, ao analisar uma população de insetos que transmite por meio de técnicas muito simples, é possível selecionar dentro desse grupo de insetos uma população altamente suscetível e outra altamente refratária. Feito isso, é possível realizar cruzamentos genéticos simples e responder perguntas sobre quantos genes estão envolvidos, bem como sobre a existência de relações simples de dominância ou recessividade.

E a partir dessas observações, tivemos uma indicação muito clara de que a genética era importante para que uma determinada espécie de mosquito suportasse o desenvolvimento de um patógeno específico. E a ideia era: não seria ótimo se pudéssemos fazer com que esses genes que conferem resistência se espalhassem por todas as populações? As vantagens disso seriam o fato de estarmos direcionando especificamente ao patógeno em questão e de evitarmos o uso de substâncias como inseticidas, que têm grande impacto sobre organismos não alvo, ou o manejo ambiental para reduzir locais de reprodução, o que pode ter um efeito profundo sobre o meio ambiente.

E diferentemente do uso de inseticidas e medicamentos profiláticos, não esperamos que esses mosquitos desenvolvam adequadamente, ou que os parasitas criados nos mosquitos venham a ter algum tipo de resistência a eles. Assim, a ideia é poder desenvolver uma estratégia na qual se tenha um mosquito completamente resistente à doença e não precise se preocupar com efeitos em organismos não alvo. Portanto, quando analisamos a ocorrência natural de resistência, a abordagem atrativa foi verificar como, se conseguíssemos obter alguns desses genes naturais e aumentar suas frequências nas populações, poderíamos então ter uma população resistente à doença.

Mas descobriu-se que, pelo menos nos primeiros tempos, obter fisicamente esses genes era muito difícil. Assim, nosso grupo e vários outros adotaram uma abordagem totalmente sintética, cuja ideia era construir essencialmente um gene capaz de conferir refratariedade. Nessas circunstâncias, dividimos o gene em duas componentes simples: uma porção reguladora que indicaria quando, onde e quanto de uma substância específica produzir.

E então uma porção efetora infecciosa, que é o produto real produzido por aquele gene e que poderia conferir resistência. Assim, em nossa análise sobre como construir esses genes, decidimos que seria importante e sensato que as porções reguladoras posicionassem a molécula efetora na parte do mosquito onde os parasitas realmente estão. Por isso, estávamos procurando genes regulados durante o desenvolvimento que nos permitissem colocar algo no local correto.

E esse algo, mais uma vez, é a molécula efetora, que é a parte real da molécula produzida pelo gene que interfere diretamente com os parasitas da malária ou com os vírus. Para o trabalho com malária, desenvolvemos o que chamamos de anticorpos de cadeia simples, que interferem na ligação aos parasitas e comprometem sua capacidade de invadir os tecidos do mosquito. E para os vírus da dengue, desenvolvemos o que é chamado de estratégia de RNAi, que utiliza as propriedades celulares do mosquito para degradar os vírus à medida que tentam se replicar no inseto.

Então, quando consideramos pela primeira vez a criação desses genes sintéticos, dividimos o problema em partes componentes. E a primeira parte componente foi demonstrar em laboratório que poderíamos transformar um mosquito que normalmente transmitiria um patógeno em um mosquito que não poderia mais fazê-lo. E, para isso, como eu já havia mencionado anteriormente, precisávamos de sequências reguladoras capazes de expressar a molécula efetora necessária, precisávamos ser capazes de produzir essa molécula efetora e, além disso, precisávamos de alguma tecnologia — uma tecnologia de transgenia — que nos permitisse inserir esse gene artificial no mosquito.

E assim, por cerca de uma década, foi nisso que temos trabalhado, algo que me interessa muito, e no que nossos colegas também se interessam e já obtiveram avanços consideráveis. No entanto, após desenvolvermos esses mosquitos em laboratório, precisávamos de um mecanismo para transferir esse gene do laboratório para o campo. E precisávamos de algum processo que permitisse que esse gene aumentasse em frequência na população a um nível que fosse além dos tipos de aumento observados com a seleção natural.

E assim, esses tipos de mecanismos são chamados de sistemas de gene drive, e o que eles fazem é selecionar insetos que carregam seu gene de interesse, possuindo diversas propriedades, mas duas propriedades principais: estão envolvidos em, ou são algo que ocorre como resultado do acasalamento, mas aumentam a frequência gênica a uma taxa muito maior do que seria esperada por meio da seleção natural para alguma vantagem seletiva desse gene. Assim, quando pensamos em desenvolver esses sistemas de gene drive, reconhecemos imediatamente que estamos falando da introdução de organismos geneticamente modificados no meio ambiente aberto. E não surpreendentemente, havia preocupações e ansiedades significativas associadas à redução, com a liberação de materiais geneticamente modificados na natureza.

E era importante para nós identificar quais seriam as preocupações significativas associadas ao uso de organismos geneticamente modificados e, então, associá-las à ciência que possuímos, na tentativa de reduzir os problemas relacionados ao seu uso. Assim, desenvolvemos o que chamamos de critérios de projeto, que levam em consideração, além da natureza biológica dos organismos que estamos desenvolvendo em laboratório, critérios adicionais relacionados a preocupações sociológicas, culturais e outras que as pessoas possam ter. Esses aspectos tornam-se, então, os critérios de projeto.

Então, três desses pontos que vou abordar brevemente aqui se sobrepõem nessas áreas. O primeiro é que qualquer sistema de gene drive que desenvolvermos precisa funcionar em um período de tempo humano, não em um período de tempo evolutivo. Portanto, isso precisa espalhar um gene rapidamente o suficiente para que possamos realmente observar algo como consequência disso.

E estamos pensando em uma escala de tempo da ordem de, digamos, cinco a dez anos. Essa foi uma ideia inicialmente desenvolvida por Nora Pki, que reconheceu que, considerando 10.000 anos, poderíamos fazer algo, mas o sistema de gene drive sobre o qual estamos falando precisava funcionar dentro de um período de tempo muito mais compatível com o humano. A segunda preocupação e critério, provavelmente o maior, que temos é que qualquer coisa que desenvolvermos atue exclusivamente no organismo-alvo, ou seja, não tenha a capacidade de funcionar ou seja desativado caso realmente saia do inseto-alvo.

E isso é importante porque a preocupação da maioria das pessoas é de que você crie algo no laboratório e elas acham que está tudo bem, mas que isso possa escapar para a natureza e de alguma forma se espalhar para espécies não alvo. Assim, uma das nossas principais preocupações de design é criar algo que funcione apenas na espécie-alvo e que seja desativado caso, de alguma forma, saia da espécie-alvo. A terceira questão bastante significativa, é claro, é que ele precisa funcionar.

Trabalhar significa mais do que apenas a ciência e a restrição a espécies, por exemplo. Deve ser economicamente viável. Deve ser algo que funcione de fato dentro de um contexto razoável, de modo que seja algo que possa ser feito a um custo acessível.

Esses são alguns dos critérios de projeto que analisamos. Não são todos eles. E imagino que alguns dos critérios mudarão à medida que ganharmos experiência, mas imagino que esses três permanecerão inalterados.

Portanto, antes que toda essa ideia, na verdade, e as práticas possam ser implementadas, várias coisas precisam acontecer. Retornando a essa ideia de que, você sabe, antes de tudo, ela precisa funcionar. Precisamos ser capazes de demonstrar em laboratório que os insetos que desenvolvemos são realmente resistentes aos patógenos que estamos visando.

Em seguida, precisamos ser capazes de demonstrar que o mecanismo de gene drive funciona da maneira esperada. Nesse último caso, planejamos realizar ensaios em gaiolas, ensaios em gaiolas contidas, de modo que não haja liberação no ambiente que introduza o gene em um mosquito endógeno ou derivado dos mosquitos endógenos no local-alvo, e então verificar se ele tem a capacidade de se espalhar. Portanto, isso será importante para nós realizarmos.

No entanto, acho fundamental reconhecer que não será um cientista como eu a recomendar a realização de um ensaio de campo. Na verdade, essa recomendação será resultado do trabalho de modeladores matemáticos, que, com base nos parâmetros que eles desenvolvem e que nós fornecemos, poderão oferecer a uma instituição de saúde pública uma avaliação sólida sobre se o que desenvolvemos realmente funcionará de maneira economicamente viável. Assim, as recomendações virão, de fato, de profissionais de saúde pública com expertise em modelagem, sendo eles os responsáveis por determinar se algo deve ou não prosseguir.

Não prevemos que as pessoas do laboratório, como eu, tenham muita participação além de fornecer os dados brutos aos modeladores, para que eles possam utilizá-los. Quando começamos esse trabalho, procuramos ao redor — quando digo 'nós', refiro-me a meus colegas e a mim, que atuamos em equipe nesse projeto —, buscando estruturas pré-existentes que nos permitissem avaliar o que precisaríamos fazer no que diz respeito à situação ética do uso de organismos geneticamente modificados. Embora haja uma quantidade considerável de dados disponíveis sobre usos agrícolas e sobre o uso de plantas, entre outros, havia muito pouco na literatura publicada sobre o uso de insetos geneticamente modificados.

E, assim, como parte do nosso projeto principal, tivemos que incluir um componente que abordasse os aspectos éticos, sociais e legais do uso de mosquitos geneticamente modificados. E, como consequência disso, tem sido uma curva de aprendizado incrível no que diz respeito a colocar todos os membros do grupo em dia com o que é necessário para tornar isso realidade. E deixe-me dar alguns exemplos.

A maioria dos países do mundo que possuem essas doenças graves não dispõe de estruturas regulatórias capazes de emitir julgamentos críticos sobre o uso de organismos geneticamente modificados. Assim, tornou-se extremamente importante para nós identificar países que possuíssem uma infraestrutura regulatória adequada, com os quais pudéssemos consultar e interagir. E a história de uma situação como essa é que os países frequentemente eram confrontados com a introdução de um organismo geneticamente modificado mais uma vez, principalmente em produtos derivados da agricultura, como milho, mamão ou arroz geneticamente modificados.

E o país que não possui a estrutura regulatória para lidar com isso rapidamente aprovaria uma lei que impediria totalmente a introdução de organismos geneticamente modificados. Se você pensar nisso em termos políticos, essa é uma atitude inteligente. Ou seja, se você não estiver preparado para lidar com a situação, suspenda-a e dê a si mesmo a oportunidade de desenvolver a estrutura adequada para analisá-la e decidir se existe ou não um problema aqui.

E uma vez que isso acontece, os países estabelecem a estrutura regulatória adequada e então revertem as leis, passando a permitir que qualquer organismo geneticamente modificado, pelo menos, seja submetido a avaliação e, possivelmente, acabem sendo utilizados. Assim, ao refletirmos sobre o nosso trabalho, não poderíamos escolher um país no qual seríamos o evento desencadeador para o desenvolvimento da infraestrutura regulatória deles. Tínhamos que encontrar países que já tivessem passado por esse processo e que já dispusessem de um sistema regulatório robusto.

A razão pela qual quisemos fazer isso é que não teríamos tempo, de fato, para ser novamente o evento desencadeador. Dito isso, também queríamos estar em um país com um sistema de saúde pública muito bem integrado verticalmente, o que significa que abordaríamos as preocupações tanto no nível local quanto nos níveis superiores do município, do condado, do estado ou, ainda, da esfera federal equivalente, dentro da estrutura regulatória. E queríamos garantir que as decisões tomadas, por exemplo, para prosseguir, fossem validadas em todos os níveis.

Não era algo que o governo central ou o governo federal fosse impor ao governo local. Queríamos que fosse algo com o qual todos concordassem. Por isso, precisamos realmente criar uma situação na qual houvesse um sistema de saúde pública vertical realmente bem integrado.

E então estamos abordando questões, por exemplo, sobre o que significa ter consentimento comunitário. Como você define uma comunidade? Neste momento, definimos a comunidade como todas as pessoas que estão ou potencialmente poderiam ser afetadas de forma imediata pelo trabalho que estamos realizando.

Mas essa volta, volta acaba não sendo trivial, definir e em circunstâncias nas quais se busca o consentimento da comunidade, o que significa realmente ter o consentimento da comunidade? Um único voto negativo é suficiente para interromper o processo? Quais são, você sabe, essas questões que precisam ser resolvidas?

Então, esses são alguns dos problemas éticos que estamos enfrentando. Um de nossos principais esforços neste trabalho, no entanto, é garantir que, desde o início, haja plena participação das pessoas no local de estudo, em nossas deliberações e em nossos esforços para tornar isso possível. Por exemplo, temos um site que é realmente acessível a todos e contamos com a plena participação dos nossos laboratórios prospectivos e laboratórios colaboradores, juntamente com as pessoas no local de estudo, para que elas façam parte do processo de planejamento e do processo de implementação.