Pesquisadores da Universidade da Califórnia, Riverside desenvolveu mosquitos transgênicos que expressam de forma estável a enzima Cas9 em sua linha germinativa. A adição de Cas9 permitirá o uso da ferramenta de edição de genes CRISPR para tornar eficiente, mudanças direcionadas ao DNA dos mosquitos.

Como prova de conceito, os pesquisadores usaram o sistema para romper a cutícula, ASA, e o desenvolvimento dos olhos, produzindo completamente amarelo, mosquitos de três olhos e sem asas. Seu objetivo de longo prazo é usar mosquitos que expressam Cas9 junto com outra tecnologia - chamada de unidades de genes - para inserir e espalhar genes que suprimem os insetos, evitando a resistência que a evolução normalmente favorece. Aedes aegypti são os principais transmissores da dengue, chikungunya, febre amarela, e vírus zika, e estão rapidamente se tornando resistentes aos pesticidas comumente usados.

Publicado hoje no Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) , o estudo foi liderado por Omar Akbari, professor assistente de entomologia na Faculdade de Ciências Naturais e Agrícolas da UCR e membro do Instituto de Biologia Genômica Integrativa da universidade.

Esforços anteriores para usar a edição de genoma para evitar que os mosquitos espalhem patógenos foram prejudicados por baixas taxas de mutação, baixa sobrevivência de mosquitos editados, e transmissão ineficiente de genes interrompidos para a prole. Akbari e colegas desenvolveram mosquitos transgênicos que expressam de forma estável uma enzima Cas9 bacteriana na linha germinativa, permitindo a edição de genoma altamente eficiente usando o sistema CRISPR. CRISPR funciona como uma tesoura molecular, cortar e substituir sequências de DNA específicas com base em um guia de ácido ribonucleico (RNA). No papel, a equipe usou o sistema para interromper os genes que controlam a visão, vôo e alimentação, resultando em mosquitos com um olho extra, asas malformadas, e defeitos na cor dos olhos e cutículas, entre outras mudanças.

Akbari disse que essas cepas representam o primeiro passo para o uso de sistemas de geração de genes para controlar as populações de mosquitos e reduzir as doenças que eles disseminam.

"Essas cepas de Cas9 podem ser usadas para desenvolver unidades de genes divididos, que são uma forma de transmissão de genes pela qual o Cas9 e os RNAs-guia são inseridos em loci genômicos separados e dependem um do outro para disseminação. Esta é a maneira mais segura de desenvolver e testar genes em laboratório para garantir que não haja propagação na natureza, "Disse Akbari.

Os impulsos genéticos aumentam muito as chances de um gene ou conjunto de genes ser transmitido à descendência - de 50% para 99%. Esse número pode aumentar potencialmente para 100 por cento quando um gene alvo é interrompido em vários locais, uma técnica chamada multiplexação que foi recentemente modelada matematicamente por Akbari e colegas da UC Berkley.

Os impulsos gênicos podem ser usados ​​para influenciar a herança genética em favor da rápida disseminação, genes autodestrutivos - como aqueles que atrapalham a fertilidade - e podem ser uma forma ecologicamente correta e econômica de suprimir populações de insetos disseminadores de doenças.

"As próximas etapas devem ser realizadas para identificar as sequências regulatórias que podem ser usadas para expressar os RNAs guia do genoma, e uma vez que essas sequências são identificadas, o desenvolvimento de drives genéticos na espécie deve ser chave na mão, "Disse Akbari.

O título do artigo é "Germline Cas9 Expression Yields Highly Efficient Genome Engineering in a Major Worldwide Disease Vector, Aedes aegypti."