Pesquisadores desenvolveram um “sistema de direcionamento de genes homing” baseado em CRISPR/Cas9 que pode ser usado para suprimir populações de Drosophila suzukii moscas de vinagre – as chamadas “asas manchadas Drosophila” que devastam frutas de casca mole na América do Norte, Europa e partes da América do Sul – de acordo com uma nova pesquisa da North Carolina State University.
Os pesquisadores da NC State desenvolveram sistemas duplos de acionamento de genes CRISPR direcionados a um D. suzukii gene chamado duplo sexo, que é importante para o desenvolvimento sexual nas moscas. CRISPR significa “repetições palindrômicas curtas agrupadas regularmente interespaçadas” e Cas9 é uma enzima que funciona como uma tesoura molecular para cortar o DNA. Os sistemas CRISPR são derivados de sistemas imunológicos bacterianos que reconhecem e destroem vírus e outros invasores e estão sendo desenvolvidos como soluções para problemas de saúde humana, vegetal e animal, entre outros usos.
Visando o duplo sexo gene resultou em esterilidade feminina em vários experimentos, já que as fêmeas eram incapazes de botar ovos, diz Max Scott, um entomologista da Carolina do Norte que é o autor correspondente de um artigo em Anais da Academia Nacional de Ciências que descreve a pesquisa.
“Este é o primeiro chamado homing gene drive em uma praga agrícola que potencialmente poderia ser usado para supressão”, disse Scott.
As unidades genéticas podem preferencialmente selecionar, alterar ou excluir características ou características específicas e “conduzir” essas edições pelas gerações futuras, resultando em uma chance às vezes muito maior do que 50% de passar essas alterações para a progênie.
“Gen drive significa herança tendenciosa”, disse Scott.
Os pesquisadores usaram uma proteína vermelha fluorescente para marcar a presença da alteração genética CRISPR/Cas9 no projeto genético da mosca, ou genoma. Os sistemas de transmissão de genes transmitiram essa proteína fluorescente para 94-99% da progênie, informa o jornal.
Os pesquisadores também usaram modelagem matemática para prever com que eficiência o sistema de acionamento genético suprimiria um determinado D. suzukii população em gaiolas de laboratório. A modelagem mostrou que a liberação de apenas uma mosca modificada para cada quatro moscas “selvagens” – aquelas não geneticamente modificadas – poderia conter populações de moscas dentro de aproximadamente oito a 10 gerações.
“Porque duplo sexo é um gene tão conservado necessário para o desenvolvimento feminino em tantas espécies de moscas, acho que a estratégia de direcionamento do gene homing poderia ser usada para outras pragas”, disse Scott.
Scott e colaboradores já mostraram sucesso na supressão D. suzukii populações usando uma linhagem que produz apenas machos e também usou um método semelhante para reduzir as populações de laboratório da mosca bicheira do Novo Mundo.
Os próximos passos incluem experimentos contidos em gaiolas em uma estufa do estado da Carolina do Norte.
“Estamos fazendo pequenos experimentos de supressão de gaiolas populacionais. Esperamos saber se liberações repetidas de moscas com uma proporção de 1:4 suprimirão as populações de moscas em uma gaiola, como sugere a modelagem”, disse Scott.
Amarish K. Yadav, um pesquisador de pós-doutorado da Carolina do Norte e autor principal, Cole Butler, Akihiko Yamamoto, Anandrao A. Patil e Alun L. Lloyd foram co-autores do artigo. A pesquisa foi financiada pelos programas de pesquisa de avaliação de risco de biotecnologia 2016-33522-25625, 2020-33522-32317 e 2021-33522-35341 do Instituto Nacional de Alimentos e Agricultura do Departamento de Agricultura dos EUA.