Los investigadores han desarrollado un «sistema de conducción de genes dirigidos» basado en CRISPR/Cas9 que podría usarse para suprimir las poblaciones de moscas del vinagre Drosophila suzukii, las llamadas «Drosophila de alas manchadas» que devastan las frutas de piel blanda en América del Norte, Europa y partes del mundo. de América del Sur, según una nueva investigación de la Universidad Estatal de Carolina del Norte.
por la Universidad Estatal de Carolina del Norte
Los investigadores de NC State desarrollaron sistemas duales de impulsores genéticos CRISPR que apuntaban a un gen específico de D. suzukii llamado doublesex, que es importante para el desarrollo sexual de las moscas. CRISPR significa «repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas» y Cas9 es una enzima que actúa como una tijera molecular para cortar el ADN. Los sistemas CRISPR se derivan de sistemas inmunológicos bacterianos que reconocen y destruyen virus y otros invasores, y se están desarrollando como soluciones a problemas en la salud humana, vegetal y animal, entre otros usos.
Apuntar al gen del doble sexo resultó en la esterilidad femenina en numerosos experimentos, ya que las hembras no podían poner huevos, dice Max Scott, entomólogo de NC State y autor correspondiente de un artículo en Proceedings of the National Academy of Sciences que describe la investigación .
«Este es el primer impulsor genético llamado homing en una plaga agrícola que potencialmente podría usarse para la supresión», dijo Scott.
Los impulsores genéticos pueden seleccionar, cambiar o eliminar preferentemente rasgos o características particulares y «impulsar» esas ediciones a través de generaciones futuras, lo que a veces da como resultado una probabilidad mucho mayor al 50% de pasar esos cambios a la descendencia.
«Gen drive significa herencia sesgada», dijo Scott.
Los investigadores utilizaron una proteína roja fluorescente para marcar la presencia del cambio genético CRISPR/Cas9 en el modelo genético o genoma de la mosca. Los sistemas de impulsores genéticos transmitieron esa proteína fluorescente al 94-99% de la progenie, informa el artículo.
Los investigadores también utilizaron modelos matemáticos para predecir la eficacia con la que el sistema de impulsores genéticos suprimiría una determinada población de D. suzukii en jaulas de laboratorio. El modelo mostró que la liberación de solo una mosca modificada por cada cuatro moscas «salvajes», las que no están modificadas genéticamente, podría acumular poblaciones de moscas dentro de aproximadamente ocho a 10 generaciones.
«Debido a que el doble sexo es un gen tan conservado que se requiere para el desarrollo de las hembras en tantas especies de moscas, creo que la estrategia de conducción genética dirigida podría usarse para otras plagas», dijo Scott.
Scott y sus colaboradores mostraron previamente éxito en la supresión de las poblaciones de D. suzukii usando una cepa que produce solo machos y también usaron un método similar para reducir las poblaciones de laboratorio de la mosca del gusano barrenador del Nuevo Mundo.
Los próximos pasos incluyen experimentos de prueba contenidos en jaulas en un invernadero de NC State.
«Estamos haciendo experimentos de supresión de jaulas de poblaciones pequeñas. Esperamos saber si las liberaciones repetidas de moscas con una proporción de 1:4 suprimirán las poblaciones de moscas en una jaula como sugiere el modelo», dijo Scott.
Amarish K. Yadav, investigador postdoctoral de NC State y autor principal, Cole Butler, Akihiko Yamamoto, Anandrao A. Patil y Alun L. Lloyd fueron coautores del artículo.
Más información: Yadav, Amarish K. et al, impulsor genético de alojamiento dividido basado en CRISPR/Cas9 dirigido al doble sexo para la supresión de la población de la plaga mundial de frutas Drosophila suzukii, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2023). DOI: 10.1073/pnas.2301525120 . doi.org/10.1073/pnas.2301525120
