La modificación genética impide que los mosquitos propaguen la malaria

Los mosquitos matan a más personas cada año que cualquier otro animal. En 2023, estos insectos hematófagos infectaron a aproximadamente 263 millones de personas con malaria, lo que provocó casi 600.000 muertes, el 80 % de las cuales eran niños.

Los esfuerzos recientes para detener la transmisión de la malaria se han estancado debido a que los mosquitos han desarrollado resistencia a los insecticidas y los parásitos que causan la malaria se han vuelto resistentes a los medicamentos. Estos obstáculos se han visto agravados por la pandemia de COVID-19, que ha complicado las iniciativas en curso para controlar la malaria.

Ahora, investigadores de la Universidad de California en San Diego, la Universidad Johns Hopkins, UC Berkeley y la Universidad de Sao Paulo han desarrollado un nuevo método que bloquea genéticamente la capacidad de los mosquitos para transmitir la malaria.

Los biólogos Zhiqian Li y Ethan Beer, de la Universidad de California en San Diego, y Yuemei Dong y George Dimopoulos, de la Universidad Johns Hopkins, han creado un sistema de edición genética basado en CRISPR que altera una sola molécula en el cuerpo de un mosquito: un cambio minúsculo pero eficaz que detiene la transmisión del parásito de la malaria. Los mosquitos modificados genéticamente aún pueden picar a personas infectadas y contraer el parásito de su sangre, pero ya no pueden transmitirlo a otras personas. El nuevo sistema está diseñado para propagar genéticamente el rasgo de resistencia a la malaria hasta que poblaciones enteras de estos insectos ya no sean portadoras del parásito.

“Cambiar un aminoácido en un mosquito por otro natural que interfiere con la infección del parásito de la malaria, y propagar esa mutación beneficiosa a toda la población de mosquitos, es un verdadero avance”, afirmó Bier, profesor del Departamento de Biología Celular y del Desarrollo de la Facultad de Ciencias Biológicas de la UC San Diego. “Es difícil creer que un cambio tan pequeño pueda tener un efecto tan drástico”.

El nuevo sistema utiliza CRISPR-Cas9 como "tijeras genéticas" y ARN guía para realizar un corte en una región precisa del genoma del mosquito. Posteriormente, reemplaza un aminoácido indeseado que facilita la transmisión de la malaria por uno beneficioso que interfiere en el proceso.

El sistema se dirige a un gen que codifica una proteína conocida como FREP1. Esta proteína ayuda a los mosquitos a desarrollarse y alimentarse de sangre al picar. El nuevo sistema reemplaza el aminoácido L224 en FREP1 por un alelo diferente, Q224. Los parásitos utilizan L224 para llegar a las glándulas salivales del insecto, donde se preparan para infectar a un nuevo huésped.

Dimopoulos, profesor del Departamento de Microbiología Molecular e Inmunología y miembro del Instituto de Investigación de la Malaria de la Escuela de Salud Pública Bloomberg de la Universidad Johns Hopkins, y su laboratorio analizaron cepas del mosquito Anopheles stephensi, principal vector de la malaria en Asia. Descubrieron que la sustitución de L224 por Q224 impedía eficazmente la entrada de dos tipos diferentes de parásitos de la malaria en las glándulas salivales, previniendo así la infección.

La ventaja de este enfoque es que utilizamos un alelo natural de un gen de mosquito. Con un cambio preciso, lo convertimos en un potente escudo que bloquea múltiples especies del parásito de la malaria, probablemente en diferentes poblaciones y especies de mosquitos. Esto abre la puerta a estrategias adaptables y prácticas para el control de enfermedades,
afirmó George Dimopoulos.

En pruebas posteriores, los investigadores descubrieron que, si bien el cambio genético impedía que el parásito infectara el organismo, el crecimiento y la reproducción de los mosquitos no se vieron afectados. Los mosquitos con la nueva versión de Q224 eran tan viables como los mosquitos con el aminoácido L224 original, un logro importante, dado que la proteína FREP1 desempeña un papel importante en la biología del mosquito, independientemente de su papel en la transmisión de la malaria.

Similar al sistema de "impulso genético", los investigadores desarrollaron un método que permite a las crías de mosquitos heredar el alelo Q224 y propagarlo entre la población, deteniendo así la transmisión de los parásitos de la malaria. Este nuevo sistema de "impulso alélico" sigue un sistema similar desarrollado recientemente en el laboratorio de Beer, que revierte genéticamente la resistencia a los insecticidas en las plagas agrícolas.

En ese estudio previo, creamos un mecanismo de autodestrucción que revierte la resistencia a los insecticidas de una población de moscas de la fruta a la susceptibilidad. Luego, ese elemento del casete genético simplemente desaparece, dejando solo una población 'feral' —explicó Bier—. Un sistema fantasma similar podría convertir poblaciones de mosquitos en portadoras de la variante FREP1Q resistente a los parásitos.

Aunque los investigadores han demostrado que sustituir L224 por Q224 es eficaz, aún no comprenden del todo por qué este cambio funciona con tanta eficacia. Se están realizando más estudios para determinar con exactitud cómo el aminoácido Q224 bloquea la vía de entrada del parásito.

“Este avance es el resultado de un impecable trabajo en equipo y la innovación entre instituciones científicas”, añadió Dimopoulos. “Juntos, utilizamos las herramientas genéticas de la naturaleza para convertir a los mosquitos en aliados en la lucha contra la malaria”.

El estudio fue publicado en la revista Nature.