Tecnologia Científica

Mosquitos maláricos suprimidos em experimentos que imitam ambientes naturais
Os pesquisadores demonstraram que a tecnologia de 'gene drive', que espalha uma modificação genética que bloqueia a reprodução feminina, funciona em ambientes naturais.
Por Hayley Dunning - 01/08/2021


Gaiolas usadas no estudo. Todos os direitos: Target Malaria

A equipe, liderada por pesquisadores do Imperial College London , Polo GGB e Liverpool School of Tropical Medicine, foi capaz de suprimir as populações de um mosquito transmissor da malária em um experimento de um ano que imitou ambientes naturais.

Esta é a primeira vez que um gene drive se mostra tão eficaz quanto o esperado quando testado em condições ecológicas desafiadoras por um longo período de tempo. Os resultados são publicados hoje na Nature Communications .

"Gene drive é uma tecnologia autossustentável e de ação rápida que pode funcionar junto com as ferramentas existentes, como mosquiteiros, inseticidas e vacinas - e pode ser uma virada de jogo na eliminação da malária".

Dr. Drew Hammond

Apesar da redução da malária nas últimas décadas, ainda havia 229 milhões de casos de malária em 2019 - um aumento em relação ao ano anterior - e 409.000 mortes.

O coautor do estudo, Dr. Drew Hammond , do Departamento de Ciências da Vida do Imperial College London e do Instituto de Pesquisa da Malária Johns Hopkins, disse: “Os desafios enfrentados pela eliminação da malária intensificaram-se nos últimos anos, devido em parte à disseminação de resistência a inseticidas e grandes lacunas no financiamento de partes da África Subsaariana.

"Infelizmente, os pesquisadores estimam que as interrupções relacionadas ao COVID-19 podem ter dobrado a mortalidade por malária em 2020, ameaçando um retrocesso de várias décadas.

“Gene drive é uma tecnologia autossustentável e de ação rápida que pode funcionar junto com as ferramentas existentes, como mosquiteiros, inseticidas e vacinas - e pode ser uma virada de jogo na eliminação da malária.”

Mosquitos mirando

A equipe teve como alvo seletivo a espécie específica de mosquito Anopheles gambiae , que é responsável pela maior parte da transmissão da malária na África Subsaariana. Existem cerca de 3.500 espécies de mosquitos em todo o mundo, das quais uma fração muito pequena pode transmitir a malária, com apenas um punhado de espécies sendo responsáveis ​​pela vasta maioria dos casos de malária.

A esperança é que os mosquitos portadores de uma unidade genética sejam liberados no futuro, espalhando uma modificação que prejudica a fertilidade feminina para reduzir o número total de mosquitos portadores da malária como uma nova ferramenta para prevenir a transmissão da malária.

Anteriormente, os pesquisadores imperiais demonstraram que sua tecnologia de condução do gene poderia causar o colapso das populações de A. gambiae em pequenas gaiolas dentro de 7-11 gerações , já que nenhuma prole era produzida depois que a unidade do gene se espalhou para todos os indivíduos.

No entanto, para testar se o gene drive ainda se espalharia e causaria a mesma supressão populacional em condições do mundo real, a equipe passou a testar a tecnologia em gaiolas muito maiores que imitam o habitat natural do mosquito no laboratório confinado de Polo GGB em Terni, Itália.

Imitando condições naturais

O teste em grandes gaiolas internas que simulam o ambiente natural é uma etapa crítica do caminho de desenvolvimento sugerido pela Organização Mundial da Saúde e a Fundação para os Institutos Nacionais de Saúde para avaliar a eficácia e a segurança das tecnologias de acionamento de genes em um laboratório fisicamente confinado antes de abrir lançamento.

Qualquer cepa de mosquito liberada na natureza deve ser capaz de competir com a população selvagem se for usada para o controle de vetores. As grandes gaiolas utilizadas para o estudo continham centenas de mosquitos de diferentes idades, representando uma estrutura populacional mais natural e complexa.

As gaiolas construídas de propósito também foram projetadas para imitar as condições naturais de uma forma que não pode ser alcançada em instalações de teste em pequena escala, induzindo os mosquitos a se envolverem em comportamentos complexos de acasalamento, repouso, forrageamento e postura de ovos que seriam impossíveis em gaiolas pequenas .

Isso foi conseguido controlando não apenas a temperatura e a umidade, mas também fornecendo pontos de referência naturais e iluminação especializada projetada para simular o nascer e o pôr do sol e induzir a enxameação.

Mosquitos modificados que carregam os elementos genéticos foram liberados nas frequências iniciais de 12,5 e 25% da população, e os pesquisadores rastrearam a rapidez com que esse elemento se espalhou e seu impacto na fertilidade feminina e eventual declínio populacional.

Eles descobriram que cada uma das gaiolas (duas com 12,5 por cento de frequência inicial e duas com 25 por cento) mostrou uma rápida disseminação do impulso genético e um colapso completo da população em um ano.

Superando a resistência

Uma grande barreira para o desenvolvimento de impulsos genéticos tem sido o surgimento de mutações resistentes à tecnologia. No entanto, a cepa testada aqui é a primeira e única cepa a não mostrar sinais de resistência em testes de pequena ou grande escala - nenhuma nova modificação natural surgiu para neutralizar o efeito do gene drive.

"Nenhuma modificação surgiu que pudesse tornar o gene doublesex do mosquito resistente ao nosso drive genético, sugerindo que nossa modificação que leva à infertilidade feminina é robusta".

Dra. Tania Persampieri e Paola Pollegioni

Os coautores do estudo, Dra. Tania Persampieri e Paola Pollegioni, do Polo GGB e do CNR-Research Institute on Terrestrial Ecosystems, disseram: “Nossos estudos em gaiolas grandes fornecem uma maior pressão de seleção para que a resistência ao impulso do gene surja, como pode haver 'custos de adaptação' adicionais quando os mosquitos apresentam comportamentos naturais de acasalamento e postura de ovos que são afetados de maneiras que não poderíamos prever em estudos de gaiolas pequenas.

“No entanto, nenhuma modificação surgiu que pudesse tornar o gene doublesex do mosquito resistente à nossa unidade genética, sugerindo que nossa modificação que leva à infertilidade feminina é robusta.”

Os ensaios em gaiolas grandes são um passo importante na jornada para a liberação de mosquitos transmissores de genes na natureza, mas a equipe enfatiza que ainda há testes de segurança e eficácia e desenvolvimentos de tecnologia em potencial antes que uma avaliação de campo pudesse ser planejada, incluindo uma avaliação mais abrangente testes de resistência e avaliações de risco ambiental.

No entanto, eles afirmam que os dados obtidos neste estudo serão inestimáveis ​​para a modelagem futura que visa prever a disseminação de uma unidade genética em regiões específicas, como no local de campo em Burkina Faso, onde uma instalação de teste foi construída.

 

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