A malária continua sendo uma das doenças mais mortais do mundo. Todos os anos, as infecções por malária resultam em centenas de milhares de mortes, com a maioria das mortes ocorrendo em crianças menores de cinco anos. Os Centros de Controle e Prevenção de Doenças anunciaram recentemente que cinco casos de malária transmitida por mosquitos foram detectados nos Estados Unidos, a primeira disseminação relatada no país em duas décadas.
Felizmente, os cientistas estão desenvolvendo tecnologias seguras para interromper a transmissão da malária, editando geneticamente os mosquitos que espalham o parasita causador da doença. Pesquisadores da Universidade da Califórnia em San Diego, liderados pelo laboratório do professor Omar Akbari, criaram uma nova maneira de suprimir geneticamente populações de Anopheles gambiae, os mosquitos que espalham principalmente a malária na África e contribuem para a pobreza econômica nas regiões afetadas. O novo sistema visa e mata as fêmeas do A. gambiae população, uma vez que mordem e espalham a doença.
Publicação de 5 de julho na revista Avanços da Ciência, o primeiro autor Andrea Smidler, um pós-doutorando na Escola de Ciências Biológicas da UC San Diego, juntamente com ex-alunos de mestrado e co-primeiros autores James Pai e Reema Apte, criaram um sistema chamado Ifegenia, um acrônimo para “eliminação feminina herdada por nucleases codificadas geneticamente para interromper alelos.” A técnica aproveita a tecnologia CRISPR para interromper um gene conhecido como fêmea (fugir) que controla o desenvolvimento sexual em A. gambiae mosquitos.
Cientistas da UC Berkeley e do Instituto de Tecnologia da Califórnia contribuíram para o esforço de pesquisa.
A Ifegenia trabalha codificando geneticamente os dois elementos principais do CRISPR nos mosquitos africanos. Isso inclui uma nuclease Cas9, as “tesouras” moleculares que fazem os cortes e um RNA guia que direciona o sistema ao alvo por meio de uma técnica desenvolvida nesses mosquitos no laboratório de Akbari. Eles modificaram geneticamente duas famílias de mosquitos para expressar separadamente Cas9 e o fugir– direcionamento do RNA guia.
“Nós os cruzamos juntos e na prole matou todos os mosquitos fêmeas”, disse Smidler, “foi extraordinário”. Enquanto isso, A. gambiae mosquitos machos herdam Ifegenia, mas a edição genética não afeta sua reprodução. Eles permanecem reprodutivamente aptos para acasalar e espalhar Ifegenia. A disseminação do parasita eventualmente é interrompida, pois as fêmeas são removidas e a população atinge um beco sem saída reprodutivo. O novo sistema, observam os autores, contorna certos obstáculos de resistência genética e problemas de controle enfrentados por outros sistemas, como unidades de genes, uma vez que o Cas9 e os componentes do RNA guia são mantidos separados até que a população esteja pronta para ser suprimida.
“Mostramos que os machos Ifegenia permanecem reprodutivamente viáveis e podem carregar tanto fugir mutações e maquinaria CRISPR para induzir fugir mutações nas gerações subsequentes, resultando em supressão populacional sustentada”, observam os autores no artigo. “Através da modelagem, demonstramos que as liberações iterativas de machos Ifegenia não mordedores podem atuar como um sistema eficaz, confinável, controlável e seguro de supressão e eliminação da população .”
Os métodos tradicionais de combate à propagação da malária, como mosquiteiros e inseticidas, têm se mostrado cada vez mais ineficazes para impedir a propagação da doença. Os inseticidas ainda são muito usados em todo o mundo, principalmente em um esforço para deter a malária, que aumenta os riscos ecológicos e de saúde em áreas da África e da Ásia.
Smidler, que obteve um PhD (ciências biológicas da saúde pública) pela Universidade de Harvard antes de ingressar na UC San Diego em 2019, está aplicando sua experiência no desenvolvimento de tecnologia genética para lidar com a propagação da doença e os danos econômicos que a acompanham. Depois que ela e seus colegas desenvolveram o Ifegenia, ela ficou surpresa com a eficácia da tecnologia como sistema de supressão.
“Esta tecnologia tem potencial para ser a solução segura, controlável e escalável que o mundo precisa urgentemente para eliminar a malária de uma vez por todas”, disse Akbari, professor do Departamento de Biologia Celular e do Desenvolvimento. “Agora precisamos fazer a transição de nossos esforços para buscar aceitação social, autorizações de uso regulatório e oportunidades de financiamento para colocar este sistema em seu teste final de supressão de populações de mosquitos transmissores de malária selvagens. Estamos prestes a causar um grande impacto no mundo e não vai parar até que isso seja alcançado.”
Os pesquisadores observam que a tecnologia por trás do Ifegenia pode ser adaptada a outras espécies que espalham doenças mortais, como mosquitos conhecidos por transmitir os vírus da dengue (febre quebra-ossos), chikungunya e febre amarela.
A lista completa de autores inclui Andrea Smidler, James Pai, Reema Apte, Hector Sanchez C., Rodrigo Corder, Eileen Jeffrey Gutierrez, Neha Thakre, Igor Antoshechkin, John Marshall e Omar Akbari.