Los científicos han desarrollado armas genéticas capaces de eliminar especies enteras de organismos de la faz de la Tierra. Se trata de una tecnología de impulso genético que permite que las mutaciones dañinas se propaguen en las poblaciones animales. Sin embargo, a pesar de las protestas de las organizaciones ambientales, este enfoque puede beneficiar enormemente a las personas al eliminar enfermedades peligrosas. "Lenta.ru" habla de cómo los científicos van a combatir la malaria utilizando mosquitos modificados.
Saboteadores del ADN
La malaria es un grupo de enfermedades infecciosas causadas por organismos unicelulares parasitarios del género Plasmodium. Entran en la sangre humana cuando son picados por mosquitos Anopheles hembra, también conocidos como mosquitos de la malaria. Estos insectos se distribuyen por todo el mundo, excepto en la Antártida, el extremo norte y el este de Siberia. Sobre todo, la malaria está enferma en África y, sobre todo, en los niños. La malaria mata a casi medio millón de personas cada año, y la mayoría de las víctimas son niños menores de cinco años.
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Los científicos han estado reflexionando sobre cómo se diseñó genéticamente para vencer la malaria durante varios años. Una de las formas es introducir genes en los mosquitos que evitarán que Plasmodium se asiente en ellos. Pero hay un problema. Digamos que creamos varios miles de mosquitos de la malaria seguros y los liberamos al medio ambiente. ¿Cómo asegurar la propagación del gen deseado en la naturaleza?
Los mosquitos modificados genéticamente tendrán dos copias del gen antipalúdico (una en cada cromosoma). Solo uno de los cromosomas (el que decide el caso) es heredado por la descendencia. Por lo tanto, si un mosquito alterado y un individuo salvaje se aparean sin el gen deseado, solo una copia del gen pasará a la descendencia. Y solo aproximadamente la mitad de la próxima generación de mosquitos obtendrá esa copia (ya que el cromosoma mutante se hereda en un 50 por ciento). Como resultado, los genes antipalúdicos desaparecerán gradualmente de la población; es poco probable que la selección natural los respalde.
Se puede utilizar una técnica conocida como impulso genético para prevenir la eliminación (eliminación) de un gen de la población silvestre. Consiste en copiar de alguna manera el gen que necesitamos de un cromosoma a otro. Entonces, un organismo que tenga solo una copia del gen adquirirá dos copias y se las transmitirá a su descendencia con un 100% de probabilidad. ¿Cómo está hecho?
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Una forma es usar endonucleasas de restricción, enzimas que hacen un corte en una doble hebra de ADN en una ubicación específica. Si hace una ruptura en el cromosoma, comenzará el proceso de restauración. Durante él, una sección intacta del cromosoma vecino se copia en la cadena cortada. Sin embargo, las endonucleasas hacen un corte si "reconocen" una combinación específica de nucleótidos. Puede haber muchas de estas combinaciones en un cromosoma, por lo que corremos el riesgo de cortar el cromosoma en muchos pedazos. Esto, así como otros factores, complican el uso de endonucleasas de restricción para el impulso genético.
La tecnología CRISPR / Cas9 es capaz de reemplazar estas enzimas, lo que nos permite realizar una incisión exactamente en el lugar que necesitamos. La nucleasa Cas9 romperá la doble hebra de ADN en el sitio (sitio objetivo) "indicado" por la guía de ARN o sg-ARN. Es una molécula de ácido nucleico tan corta que es complementaria al sitio diana, por lo tanto, sintetizando una guía de ARN suficientemente larga, se puede minimizar la probabilidad de cortar en el lugar incorrecto.
En 2015, los científicos del Imperial College de Londres crearon un impulso genético utilizando CRISPR / Cas9 que promueve la propagación de una mutación que causa infertilidad en los mosquitos de la malaria. Las hembras con un gen mutante en ambos cromosomas son estériles y los machos pueden propagarlo en la población. De esta manera, es posible no solo reducir la población de Anopheles a un nivel en el que la infección por Plasmodium malaria se volverá rara, sino también combatir el desarrollo de resistencia a los pesticidas y destruir las especies invasoras.
Apocalipsis genético
Sin embargo, existe la preocupación de que la propagación incontrolada del gen pueda causar consecuencias no deseadas en la vida silvestre. Según el ecólogo evolutivo James Collins de la Universidad Estatal de Arizona, en una entrevista con Science, no se sabe cómo afectará el impulso genético la dinámica de la población y la salud del ecosistema. Por ejemplo, la destrucción completa de una especie o incluso una fuerte disminución en el número conduce a la propagación de otras especies. Por lo tanto, los mosquitos modificados no deben liberarse en la naturaleza sin considerar todos los riesgos. Sin embargo, ¿cómo se puede probar un impulso genético si la prueba en sí misma requiere que los insectos estén en la naturaleza?
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James Collins
Los científicos llaman a este problema Catch-22 porque su solución se contradice. Sin embargo, los biólogos de la Universidad de Harvard y el Instituto de Tecnología de Massachusetts han descubierto cómo asegurarse de que un impulso genético pueda promover primero la propagación de un gen mutante y, después de unas pocas generaciones, conducir a su desaparición.
La cuestión es que la copia de la pieza de ADN necesaria de un cromosoma a otro se produce en pasos. El impulso genético está impulsado por tres elementos, cada uno de los cuales consta de uno o más genes. El elemento A se copia e inserta en el cromosoma homólogo en presencia del elemento B, y el elemento B en presencia del elemento C. El propio elemento C se distribuye en la población a través de la herencia normal, y se transmite a solo la mitad de la descendencia.
El apareamiento de insectos genéticamente modificados con mosquitos silvestres conducirá al hecho de que toda la descendencia llevará los elementos A y B, pero solo la mitad del elemento C. Como resultado, de acuerdo con las leyes de la herencia, A y B se propagarán primero rápidamente en la población, y después de una cierta cantidad generaciones, el elemento C prácticamente desaparecerá, seguido del elemento B y, finalmente, A. La propagación del gen mutante dependerá de cuántos insectos se liberen en el medio natural. Puede asegurarse de que casi todos los individuos que viven en un territorio determinado serán portadores de la mutación, pero en una población más grande los genes no podrán propagarse. Si los ensayos tienen éxito, surgirá seriamente la cuestión de la aplicación de la tecnología donde exista una clara amenaza para la salud humana por parte de los mosquitos de la malaria.
Todo esta decidido
Algunas organizaciones sin fines de lucro, como Friends of the Earth y el Council for Responsible Genetics, se han pronunciado en contra del impulso genético, llamándolo tecnología de extinción genética. Sugirieron introducir una moratoria. Sin embargo, en diciembre de 2016, las partes de la Convención de las Naciones Unidas sobre la Diversidad Biológica aprobaron el uso del impulso genético, pidiendo precaución en las pruebas de campo.
Foto: dominio público / Wikimedia
En algunos países, la tecnología ya ha sido probada. Los resultados de cinco ensayos de campo realizados entre 2011 y 2014 en Panamá, las Islas Caimán y el estado de Bahía, en el noreste de Brasil, mostraron que el número de mosquitos silvestres se había reducido en un 90 por ciento. Ahora Brasil está a punto de liberar millones de insectos genéticamente modificados para combatir el Zika, el dengue, la fiebre amarilla y la chikungunya.
Entonces, se ha comprobado la posibilidad de influir en los ecosistemas naturales mediante la ingeniería genética. Sin embargo, ¿es posible modificar los genomas humanos directamente para deshacerse de las enfermedades hereditarias? ¿O hacer que las personas sean inmunes a la malaria por Plasmodium?
En febrero de 2017, las Academias Nacionales de Ciencias y Medicina de EE. UU. Publicaron un informe en el que los expertos permitieron que se cambiara el ADN de las personas para combatir mutaciones que causan graves alteraciones en el cuerpo. De hecho, esto significa corregir genes defectuosos en embriones humanos. Esto lo ayudará a sobrellevar enfermedades como la corea de Huntington o el insomnio familiar fatal. Sin embargo, el uso de tecnologías de impulso genético se limitará a poblaciones de animales salvajes, ya que su uso en humanos no solo es cuestionable desde un punto de vista ético, sino también impráctico: el gen se propagará demasiado lentamente.
Alexander Enikeev
