El alelo muestra la propagación de la resistencia a los piretroides en los mosquitos africanos
ARRIBA: PROPORCIONADO POR C. WONDJI DE LSTM/CRID
En la carrera armamentista de los humanos frente a los mosquitos que propagan la malaria, los insectos han desarrollado una serie de trucos genéticos para frustrar los piretroides, una clase de insecticidas utilizados para mantener a raya a sus poblaciones. Por ejemplo, en mosquitos con una mutación particular, los insecticidas no pueden unirse a su objetivo. La resistencia metabólica, que permite a los mosquitos digerir los químicos y desintoxicarlos, ha sido más difícil de precisar genéticamente, lo que ha dejado a los científicos sin marcadores para rastrear fácilmente la propagación de varias tácticas metabólicas.
Ahora, los investigadores han encontrado un marcador, una sola mutación, vinculada a la desintoxicación de piretroides en poblaciones del sur de África de Anopheles funestus, un importante vector de la malaria, y puede usarse para controlar la propagación de la resistencia, informaron los científicos el 20 de marzo en Science Translational Medicine.
“Es’un magnífico trabajo. Es salvar una gran brecha” dice Jo Lines, un entomólogo de la malaria…
La prevención de la malaria se basa en el control de su mosquito vector y los piretroides son una herramienta importante para ese fin. Un estudio reciente estimó que el uso de insecticidas evitó más de 663 millones de casos de la enfermedad entre 2000 y 2015, y los mosquiteros tratados con piretroides representaron aproximadamente el 70 por ciento de ellos. Todo esto está amenazado por el aumento de la resistencia a los insecticidas en las poblaciones de mosquitos, dice Gareth Weedall, coautor del nuevo artículo y genetista de la Universidad John Moores de Liverpool en el Reino Unido. de esa diversidad genética ha sido eliminada y solo queda prácticamente el alelo resistente.
Gareth Weedall, Universidad John Moores de Liverpool
Debido a que la resistencia puede surgir a través de múltiples mecanismos y múltiples genes, la evasión metabólica es dificil de estudiar. Esta resistencia, en particular, involucra genes que codifican el citocromo P450, una familia de enzimas que se descubrió anteriormente para descomponer los piretroides. Si bien se conocían las identidades de los genes, no se conocía el locus que promueve su sobreexpresión en mosquitos resistentes. Entonces, para estudiar la resistencia, los investigadores se basaron en secuencias de ARN para capturar la expresión de los genes. Pero puede ser difícil trabajar con el ARN, especialmente en el campo, porque no es muy estable.
Para detectar posibles potenciadores de la expresión, Weedall y sus colaboradores comenzaron analizando la expresión génica de varias poblaciones de mosquitos. de diferentes regiones de África. Esto los llevó a un conjunto de genes que parecían exclusivos de los mosquitos del sur de África, que investigaron más a fondo usando secuencias del genoma completo de mosquitos resistentes a la permetrina, un tipo de piretroide.
Su trabajo de detective señaló que un tramo de ADN culpable que parece haber acumulado mutaciones genéticas y acumulado una gran inserción de material genético que impulsa los genes que codifican el citrocromo P450. No es solo una mutación. Es el sueño de los genetistas de cambios genéticos complejos, dice Lines. Estos mecanismos elaborados son evidencia de las fuertes presiones selectivas que experimentaron los mosquitos, dice. Los investigadores también identificaron una sola mutación en una región promotora que se correlacionó con la sobreexpresión de estos genes en mosquitos resistentes, pero no es necesariamente responsable de la misma.
Esta única mutación proporcionó a los investigadores un diagnóstico para detectar para la resistencia a los piretroides. Usando PCR, ahora podrían buscar el alelo en el ADN de un mosquito, que es mucho más fácil de trabajar que el ARN, y permitirá a los científicos rastrear la propagación de esta resistencia. Podemos rastrear eso maravillosamente y hacerlo usando especímenes que fueron secados, que fueron encurtidos en alcohol, no importa, podemos hacerlo porque el ADN es muy estable, dice Lines.
Aplicaron su diagnóstico a muestras de 2014 recolectadas de todo el continente africano para obtener una instantánea de la distribución de los alelos y encontró que el alelo resistente era muy frecuente en el sur de África. Incluso se había convertido en la variación dominante en algunas poblaciones, por ejemplo, de Malawi y Mozambique. Un muestreo anterior de estos dos lugares en 2002, antes del uso generalizado de mosquiteros tratados con piretroides, había encontrado una variación mucho mayor en esta región del genoma, dice Weedall. La mayor parte de esa diversidad genética ha sido eliminada y solo queda el alelo resistente, más o menos, dice.
En cabañas experimentales en el campo con poblaciones de mosquitos criados en laboratorio, los investigadores compararon la eficacia de los piretroides -los mosquiteros tratados mataron insectos resistentes y susceptibles y tomaron un censo de alelos presentes en mosquitos muertos y vivos después de la exposición. Para un tipo de mosquitero tratado, los investigadores encontraron que más del 90 por ciento de los mosquitos sobrevivientes tenían una o dos copias del alelo de resistencia. Y aunque otro tipo de mosquitero fue más efectivo para matar insectos con el alelo de resistencia, los humanos que se refugiaron debajo de ellos aún sufrieron mordeduras, lo que significa que aún podrían infectarse con malaria incluso si el insecto finalmente muriera.
Los experimentos de la cabaña son particularmente impresionantes y realmente útiles e importantes, dice Chris Bass, un entomólogo de la Universidad de Exeter en el Reino Unido que no formó parte del trabajo.
En conjunto, el trabajo pinta se difundió un cuadro de resistencias a los piretroides. Bajo la selección por el uso de piretroides, el alelo parece haber impregnado las poblaciones de mosquitos del sur de África, aunque aún no se ha convertido en la variante dominante en el norte y aún no está claro si lo será. Ahora que los investigadores tienen un marcador genético, pueden monitorear la propagación futura de los alelos y el aumento de esta resistencia en las poblaciones de mosquitos.
Este marcador solo se aplica a un tipo de resistencia, mientras que otros mecanismos pueden estar en trabajo en poblaciones de mosquitos en otras partes de África. Para comprender la base genética de esos métodos de evasión y desarrollar un marcador rastreable, tenemos que replicar este trabajo para potencialmente todos esos genes candidatos, dice Weedall. Y esta es solo una especie de mosquito que propaga la malaria. Un trabajo similar podría ayudar a rastrear la resistencia metabólica en las otras especies de Anopheles, incluido A. Gambia.
Es importante observar la propagación de la resistencia, ya que hay una gran parte del mundo que se está rociando con insecticidas piretroides y es una gran presión de selección sobre muchos insectos diferentes, dice Weedall.
La dependencia de un solo insecticida o de una pequeña cantidad de insecticidas es simplemente un problema en el sentido de que la resistencia evolucionará muy rápidamente, dice Bass. Esta es una buena ilustración de eso.
GD Weedall et al., Un alelo del citocromo P450 confiere resistencia a los piretroides en un importante vector africano de la malaria, lo que reduce la eficacia de los mosquiteros tratados con insecticida, Science Translational Medicine, doi:10.1126/scitranslmed.aat7386, 2019.
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