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BIOMEDICINA

Mosquitos modificados genéticamente lucharán contra la malaria

Un gen "egoísta" y capaz de extenderse entre los mosquitos podría eliminar la malaria, pero la comunidad científica está dividida sobre su uso.

Por Antonio Regalado. November 23, 2015
Mosquitos_Contra_Malaria.jpg 

 Los alumnos del criadero de insectos de Anthony James ubicado en el sótano de la Universidad de California–Irvine (EE.UU) supieron que habían roto las leyes de la evolución cuando miraron a los mosquitos a los ojos. 

Por derecho, solo la mitad de los insectos nacidos de padres con ojos de color rojo fluorescente y madres con ojos normales, deberían haber salido con ojos rojos. Pero al contarlos, primero unos pocos y luego cientos de ellos, encontraron que el 99% tenían ojos incandescentes.

Más importante que el color de ojos es que los mosquitos de James llevan genes que impiden crecer al parásito de la malaria. Si estos insectos se llegasen a liberar, su "egoísta" carga genética se extendería inexorablemente por las poblaciones de mosquitos y potencialmente detendría la transmisión de la malaria.

La tecnología, llamada gene drive, fue construida utilizando una tecnología de edición genética conocida como CRISPR (ver Editas Medicine anuncia que probará CRISPR en humanos para tratar un tipo de ceguera) y de ella informan James, un especialista en la biología de los mosquitos, y media docena de compañeros en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.

Las organizaciones de salud pública llevan más de una década a la espera de un gene drive funcional como un método novedoso y revolucionario de combatir la malaria. Sin embargo, ahora que es una realidad, el trabajo suscita preguntas acerca de si la tecnología es lo suficientemente segura para ser liberada algún día al medio natural.

"Esto es un importante avance porque demuestra que los gene drives probablemente resultarán efectivos en mosquitos", afirma Kevin Esvelt, un investigador de gene drives del Instituto Wyss de la Universidad de Harvard (EEUU). "La tecnología ya no representa una limitación".

A partir del verano pasado, Esvelt y otros científicos empezaron a advertir de que los gene drives estaban a punto de dar el salto desde el plano teórico hasta la realidad (verCientíficos alertan sobre los riesgos de las nuevas técnicas de manipulación genética) y de que necesitaban más atención por parte de los reguladores y del público general. La Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos está estudiando la ciencia y la ética de la tecnología, y tiene planes de publicar unas recomendaciones el año que viene sobre la "conducta responsable" para científicos y empresas.

Los gene drives son solo el ejemplo más reciente de la fantástica potencia de la edición CRISPR para alterar el ADN de los seres vivos, que ya ha desencadenado el debate acerca de la posibilidad de que la edición genética se utilice para generar bebés humanos de diseño (ver Los bebés genéticamente perfectos serán posibles pero, ¿también legales?). Pero Henry Greely, un profesor de derecho y especialista en bioética de la Universidad de Stanford (EEUU), dice que las aplicaciones medioambientales son más preocupantes que un puñado de personas modificadas. "La posibilidad de rehacer la biosfera es enormemente significante, y está mucho más cerca de realizarse", asegura.

La malaria se presenta cuando una picadura de mosquito transmite el Plasmodium, un parásito unicelular. Se puede tratar, pero aun así cada año unas 670.000 personas mueren a causa de ella, la mayoría son niños pequeños del África subsahariana.  

James dice que sus mosquitos son la culminación de décadas del trabajo obscuro y poco difundido de un par de especialistas en insectos en la construcción de una solución genética para la malaria. Se ha hecho posible por fin este año cuando unos científicos del laboratorio de Ethan Bier, un biólogo de moscas de la Universidad de California–San Diego (EEUU) y el coautor del trabajo, utilizaron CRISPR para perfeccionar un "motor" molecular capaz de permitir que los genes antimalaria se extendiesen.

Los mosquitos tienen dos adiciones genéticas importantes. Una consiste en unos genes que producen anticuerpos siempre que un mosquito hembra se alimente de sangre. Esos anticuerpos se adhieren a la superficie del parásito y frenan su desarrollo en seco. Peronormalmente un mosquito modificado solo traspasaría los genes a exactamente la mitad de su descendencia, puesto que existe una probabilidad del 50% de que cualquier trozo de ADN proceda de su pareja. Y puesto que los nuevos genes probablemente no ayuden demasiado al propio mosquito, rápidamente irían desapareciendo en estado silvestre.

Aquí es donde entra CRISPR. En un gene drive, se añaden componentes del sistema CRISPR de forma que cualquier gen editado recibe también la carga genética. En el laboratorio de James, prácticamente todos los mosquitos recibieron la adición genética, un resultado que Esvelt califica de "asombroso".

Lo que le preocupa a Esvelt es que, en su opinión, los investigadores de California no han empleado unas medidas de seguridad lo suficientemente estrictas. Dice que las puertas cerradas con llave y las jaulas selladas no bastan. Quiere que instalen una especie de "gene drive inverso" para que los cambios puedan deshacerse en caso de ser necesario. "Una fuga accidental sería un desastre con unas consecuencias potencialmente devastadoras para la fe del público en la ciencia y sobre todo en las intervenciones degene drive", explica. "Ninguna intervención de gene drive debería ser liberada sin el apoyo popular".

James dice que el experimento fue seguro porque los mosquitos viven tras una serie de puertas de seguridad que se abren con tarjeta y porque no son nativos de California. Si se escapara alguno, no podría reproducirse.

De hecho, el propósito del gene drive es precisamente liberar el producto final al medio natural, un concepto que, en teoría, ha sido aceptado hace mucho tiempo por organizaciones de salud pública, incluida la Fundación Gates. Ahora que se han demostrado posibles, unos titulares alarmantes han comparado esta tecnología con "la próxima arma de destrucción masiva" y hasta han evocado el espectro del terrorismo de insectos, como los mosquitos que matan a gente mediante una toxina.

El terrorismo impulsado por modificación genética (gene drive) probablemente sea una necedad, al menos por ahora, porque incluso si fuesen posibles unas armas-insecto, resulta improbable que una organización terrorista invierta millones en un programa avanzado de ingeniería genética. "He pensado mucho en las cosas malas que se podrían hacer [con esta tecnología], y no hemos dado con nada que vaya a triunfar", dice Bier. "Hay tantas cosas malas que se pueden hacer que resultan más fáciles".

Por el contrario, Bier y James afirman estar convencidos de que los mosquitos modificados deberían ser liberados lo antes posible, algo que esperan hacer si consiguen encontrar una comunidad afectada por la malaria que lo consienta. "Imagínate que pudiéramos diseñar un mosquito que curara mágicamente el cáncer", sugiere Bier. "Pues el miedo de contraer malaria es el mismo miedo que tenemos de padecer un cáncer. En mi opinión, los beneficios superan los riesgos y deberíamos avanzar de la forma más agresiva posible".

 

 

BIOMEDICINE

With This Genetic Engineering Technology, There’s No Turning Back

Designers of a “selfish” gene able to spread among mosquitoes say it could wipe out malaria, but the scientific community is at odds over whether or not we should do it.

By Antonio Regalado.  November 23, 2015

The students in Anthony James’s basement insectary at the University of California, Irvine, knew they’d broken the laws of evolution when theylooked at the mosquitoes’ eyes.

By rights, the bugs, born from fathers with fluorescent red eyes and mothers with normal ones, should have come out only about half red. Instead, as they counted them, first a few and then by the hundreds, they found 99 percent had glowing eyes.

More important than the eye color is that James’s mosquitoes also carry genes that stop the malaria parasite from growing. If these insects were ever released in the wild, their “selfish” genetic cargo would spread inexorably through mosquito populations, and potentially stop the transmission of malaria.

The technology, called a “gene drive,” was built using the gene-editing technology known as CRISPR and is being reported by James, a specialist in mosquito biology, and a half dozen colleagues today in the Proceedings of the National Academy of Sciences.

A functioning gene drive in mosquitoes has been anticipated for more than a decade by public health organizations as a revolutionary novel way to fight malaria. Now that it’s a reality, however, the work raises questions over whether the technology is safe enough to ever be released into the wild.

“This is a major advance because it shows that gene drives will likely be effective in mosquitoes,” says Kevin Esvelt, a gene drive researcher at Harvard University’s Wyss Institute. “Technology is no longer the limitation.”

Starting last summer, Esvelt and other scientists began warning that gene drives were about to jump from theory to reality (see “Protect Society from Our Inventions, Says Genome Editing Scientists”) and needed more attention by regulators and the public. The National Academy of Sciences is studying the science and ethics of the technology and plans to release recommendations next year on “responsible conduct” by scientists and companies.

Gene drives are just the latest example of the fantastic power of CRISPR editing to alter the DNA of living things, which has already set off a debate over the possibility that gene editing could be used to generate designer human babies (see “Engineering the Perfect Baby”). But Henry Greely, a law professor and bioethics specialist at Stanford, says environmental uses are more worrisome than a few modified people. “The possibility of remaking the biosphere is enormously significant, and a lot closer to realization,” he says.

Malaria is caused when a mosquito bite transmits plasmodium, a single-celled parasite. It’s treatable, yet every year, 670,000 people die from malaria, the majority of them young children in sub-Saharan Africa.

James says his mosquitoes are the culmination of decades of mostly obscure, unheralded work by a few insect specialists toward constructing a genetic solution to malaria. It finally became possible this year when scientists in the laboratory of Ethan Bier, a fly biologist at the University of California, San Diego, who is a coauthor of the paper, finally used CRISPR to perfect a molecular “motor” that could allow the anti-malaria genes to spread.

The mosquitoes have two important genetic additions. One is genes that manufacture antibodies whenever a female mosquito has a “blood meal.” Those antibodies bind to the parasite’s surface and halt its development. Yet normally, such an engineered mosquito would pass the genes only to exactly half its offspring, since there’s a 50 percent chance any chunk of DNA would come from its mate. And since the new genes probably don’t help a mosquito much, they’d quickly peter out in the wild.

That’s where CRISPR comes in. In a gene drive, components of the CRISPR system are added such that any normal gene gets edited and the genetic cargo is added to it as well. In James’s lab, practically all the mosquitoes ended up with the genetic addition, a result Esvelt calls “astounding.”

What worries Esvelt is that, in his opinion, the California researchers haven’t used strict enough safety measures. He says locked doors and closed cages aren’t enough. He wants them to install a genetic “reversal drive” so the change can be undone, if necessary. “An accidental release would be a disaster with potentially devastating consequences for public trust in science and especially gene-drive interventions,” he says. “No gene-drive intervention must ever be released without popular support.”

James says the experiment was safe since the mosquitoes are kept behind a series of locked, card-entry doors and because they aren’t native to California. If any escaped, they wouldn’t be able to reproduce.

In fact, the whole point of a gene drive is to release it into the wild, a concept that has long been accepted, at least in theory, by public health organizations including the Gates Foundation. Now that they’re actually possible, however, alarming news headlines have compared the technology to “the next weapon of mass destruction” and even raised the specter of insect terrorism, such as mosquitoes that kill people with a toxin.

Gene-drive terrorism is probably nonsense, at least for now. That’s because even if insect weapons were possible, in practice it’s unlikely a terrorist organization would invest millions in an advanced genetic-engineering program. “I have been thinking quite a bit about bad things you could do with it, and we haven’t come up with anything that would succeed,” says Bier. “There are so many bad things you could do that are easier.”

Instead, Bier and James say they are convinced that engineered mosquitoes should be released as soon as possible, something they hope to do if they can find a community affected by malaria that will agree to it. “Imagine we could design a mosquito that would magically cure cancer,” says Bier. “Well, the fear of getting malaria is the same fear we have of getting cancer. In my opinion the benefits outweigh the risks, and we should move forward as aggressively as we can.”

 

 



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