La malaria mata a casi medio millón de personas cada año, según la Organización Mundial de la Salud OMS. En algunas de las zonas más afectadas en el África subsahariana, los mosquitos que portan el parásito de la malaria se han vuelto resistentes a los insecticidas químicos tradicionales, lo que complica los esfuerzos para combatir la enfermedad.
Un nuevo estudio de la Universidad de Maryland y sus colegas de Burkina Faso, China y Australia sugiere que un hongo que mata mosquitos genéticamente diseñado para producir toxinas de araña y escorpión podría servir como un mecanismo de control biológico altamente efectivo para combatir los mosquitos portadores de la malaria.El hongo es específico de los mosquitos y no representa un riesgo para los humanos. Además, los resultados del estudio sugieren que el hongo también es seguro para las abejas y otros insectos. El estudio fue publicado en línea en la revista Informes científicos el 13 de junio de 2017.
"En este documento, informamos que nuestras cepas de hongos más potentes, diseñadas para expresar múltiples toxinas, son capaces de matar mosquitos con una sola espora", dijo Brian Lovett, un estudiante graduado en el Departamento de Entomología de la UMD y un co-autor del artículo: "También informamos que nuestros hongos transgénicos impiden que los mosquitos se alimenten de sangre. Juntos, esto significa que nuestras cepas de hongos son capaces de prevenir la transmisión de enfermedades en más del 90 por ciento de los mosquitos después de solo cinco días".
Los investigadores usaron el hongo Metarhizium pingshaensei que es un asesino natural de los mosquitos. El hongo se aisló originalmente de un mosquito y la evidencia previa sugiere que el hongo es específico de las especies de mosquitos portadores de enfermedades, incluido Anopheles gambiae y Aedes aegypti . Cuando las esporas del hongo entran en contacto con el cuerpo de un mosquito, las esporas germinan y penetran en el exoesqueleto del insecto, matando al huésped insecto de adentro hacia afuera.
Sin embargo, por sí solo, el hongo requiere dosis bastante altas de esporas y una gran cantidad de tiempo para tener efectos letales. Para aumentar el poder mortal del hongo, los investigadores diseñaron el hongo con varios genes que expresan neurotoxinas de la araña y el escorpiónveneno, tanto solo como en combinación con otras toxinas, que actúan bloqueando los canales de calcio, potasio y / o sodio necesarios para la transmisión de los impulsos nerviosos.
Luego, los investigadores probaron las cepas de hongos modificadas genéticamente en mosquitos silvestres resistentes a los insecticidas en Burkina Faso. Cada cepa modificada mataba a los mosquitos de manera más rápida y eficiente que el hongo inalterado. Pero la cepa más efectiva utilizó una combinación de dos toxinas, unaderivado del escorpión del desierto del norte de África Androctonus australis y otro derivado de la araña de tela en embudo de las Montañas Azules de Australia Hadronyche versuta . La toxina del escorpión bloquea los canales de sodio, mientras que la toxina araña bloquea los canales de potasio y calcio. Ambas toxinas ya han sido aprobadas por la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. Para uso insecticida.
"La OMS ha identificado la resistencia a los insecticidas como la principal amenaza para el control efectivo de mosquitos, lo cual es relevante no solo para la malaria sino también para una serie de enfermedades transmitidas por mosquitos como el dengue, la fiebre amarilla, la encefalitis viral y la filariasis", dijo Raymond StLeger, un distinguido profesor universitario en el Departamento de Entomología de la UMD y autor principal del estudio. "A diferencia de los insecticidas químicos que se dirigen solo a los canales de sodio, muchas toxinas de araña y escorpión golpean los canales de iones de calcio y potasio del sistema nervioso, por lo que los insectos no tienen pre-resistencia existente "
Cuando Lovett, St. Leger y sus colegas insertaron los genes de la toxina en el hongo Metarhizium, incluyeron un seguro adicional: una secuencia promotora altamente específica o "interruptor" genético, que garantiza que los genes de la toxina solo puedan activarse en elsangre de insectos. Como resultado, el hongo no liberará la toxina al medio ambiente.
Para garantizar aún más la seguridad de las especies de insectos no objetivo, los investigadores también probaron las cepas de hongos modificadas en abejas melíferas. Trabajando en Burkina Faso, el equipo infectó deliberadamente a las abejas locales utilizando ambos métodos pasivos exponiendo a las abejas a tela recubierta de esporas y métodos directos rociar las abejas con esporas suspendidas en líquido. Después de dos semanas, ninguna abeja había muerto como resultado del hongo impulsado por la toxina.
"Las toxinas que estamos usando son potentes, pero totalmente específicas para los insectos. El hongo solo las expresa cuando están en un insecto. Además, el hongo no hace nada para las abejas y otras especies beneficiosas", dijo St. Leger"Así que tenemos varias capas diferentes de bioseguridad en el trabajo".
Animados por los resultados del estudio actual, los investigadores planean expandir su régimen de pruebas en el terreno en Burkina Faso. Actualmente, el equipo está probando las esporas de los mosquitos contenidos en un recinto hecho a medida que se parece a un invernadero,con paredes hechas de malla en lugar de vidrio. Los investigadores también están probando el hongo en especies de insectos que están estrechamente relacionadas con los mosquitos, como mosquitos y mosquitos, para garantizar que el hongo sea completamente seguro para los insectos que no son objetivo. Finalmente, el equipoespera desplegar las esporas en el campo, en poblaciones de mosquitos salvajes.
"Este es nuestro primer estudio en profundidad de los efectos que los hongos que expresan toxinas tienen en los mosquitos, más allá de su capacidad de matar más rápido. Esta es también nuestra caracterización más amplia de nuestro arsenal de toxinas de araña y escorpión que matan insectos", dijo Lovett"Nuestros resultados amplían directamente nuestra comprensión de cómo se pueden usar estas tecnologías en el campo contra las plagas de mosquitos".
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Materiales proporcionados por Universidad de Maryland . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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