Edição genética | CRISPR poderia controlar as pragas e proteger os insetos não-alvoBlog
Créditos: Michelle Bui / UCSD

Garantir que nós e as gerações futuras tenhamos o suficiente para comer face às alterações climáticas e às migrações de espécies resultantes envolve o mal necessário de matar insetos que destroem as nossas culturas. As tecnologias que controlam ou matam seletivamente espécies de pragas oferecem uma opção mais segura.

Os pesticidas químicos convencionais, prejudiciais para o meio ambiente, frequentemente matam insetos inofensivos, tornando-se progressivamente menos eficazes à medida que as pragas desenvolvem resistência. As tecnologias que controlam ou matam seletivamente espécies de pragas oferecem uma opção mais segura. 

Uma dessas pragas invasivas é a Drosophila suzukii, que representa uma ameaça para os rendimentos agrícolas, particularmente para a produção de frutos como bagas, cerejas, ameixas e uvas nos países ocidentais. Até agora, o impacto das medidas de controlo para limitar a propagação de D. suzukii tem sido inferior ao ótimo.

Um artigo publicado em GEN Biotechnology (“Precision Guided Sterile Males Suppress Populations of an Invasive Crop Pest“) relata o desenvolvimento de um método programável baseado no sistema CRISPR que, se implementado à escala na natureza, poderia potencialmente substituir os machos férteis de D. suzukii por machos estéreis, de forma eficaz, específica e segura, reduzindo a população desta praga. Embora desenvolvido em D. suzukii, os autores afirmam que o método pode ser modificado para visar outras espécies de pragas, eliminando a necessidade de pesticidas prejudiciais ao ambiente.

O estudo, conduzido por cientistas da Universidade da Califórnia, San Diego (UCSD), incluindo os co-autores seniores Nikolay Kandul, PhD, Junru Liu, PhD, e Anna Buchman, PhD, e o autor correspondente Omar Akbari, PhD, utiliza uma técnica de insetos estéreis (pgSIT), induzida pela temperatura e guiada com precisão, relatada pela equipa num estudo anterior, para gerar machos D. suzukii inférteis mas em forma e competitivos, com um tempo de vida ligeiramente reduzido. Através de experiências empíricas e modelação matemática, os investigadores mostraram que a libertação repetida de machos esterilizados pode rapidamente e com sucesso reduzir ou eliminar populações de D. suzukii (a equipa de Akbari utilizou o pgSIT num estudo anterior para esterilizar os mosquitos).

“É um sistema seguro e evolutivamente estável”, disse Akbari, professor no departamento de biologia celular e de desenvolvimento na Faculdade de Ciências Biológicas da UCSD. “O sistema não leva a uma propagação descontrolada nem persiste no ambiente, ambos importantes elementos de segurança que o ajudarão a obter aprovações de utilização”.

“Isto baseia-se em trabalhos publicados anteriormente“, disse Rodolphe Barrangou, PhD, editor do The CRISPR Journal. “O estudo ilustra como as unidades genéticas baseadas no CRISPR da próxima geração podem ser utilizadas para controlar as pragas das culturas. Os dados mostram convincentemente que esta abordagem tem benefícios técnicos e permite a supressão da população através da utilização de machos estéreis competitivos. É importante notar que este estudo de prova de conceito fornece uma base para considerar aplicações comerciais”.

O sistema pgSIT edita genes essenciais que determinam o sexo e a fertilidade. Os autores utilizaram duas estirpes transgénicas de D. suzukii, uma expressando Cas9 em células germinativas e somáticas e a outra expressando RNAs-guia que visam genes essenciais para a sobrevivência feminina e a fertilidade masculina, tais como o sexo letal (Sxl), o sexo duplo (dsx) e o transformador (tra). A técnica produziu até 100 % de machos estéreis com fêmeas mortas ou transformadas em moscas intersexuais.

Os autores demonstraram que o sistema pgSIT era eficaz quando os machos estéreis do pgSIT eram libertados em proporções comparáveis às abordagens que utilizam estirpes de letalidade feminina condicional, e são inferiores às proporções de libertação recomendadas para os paradigmas convencionais do SIT (técnica de insectos estéreis). Além disso, os programas SIT convencionais utilizam agentes nocivos ao DNA, tais como a radiação ionizante, para gerar machos esterilizados. Isto limita a aptidão e a competitividade de acasalamento dos machos libertados.

Os autores mostraram que a combinação do pgSIT D. suzukii com machos do tipo selvagem reduziu significativamente a taxa de eclosão de ovos, indicando que os machos estéreis são competitivos e competem com sucesso com os machos do tipo selvagem para acasalar com as fêmeas. Os autores também mostraram que o aumento das taxas de libertação de machos pgSIT para machos do tipo selvagem aumentou a taxa de declínio populacional.

“A técnica pgSIT é uma forma atrativa de controlar as populações D. suzukii”, disse Kutubuddin Molla, PhD, cientista do National Rice Research Institute em Cuttack, Índia, e editor da revista The Plant Cell. “Contudo, antes da libertação ambiental, devemos ter o cuidado de evitar quaisquer riscos previstos e consequências ecológicas involuntárias. Se pudéssemos desenvolver um sistema de recuperação da propulsão genética, teríamos mais confiança na libertação ambiental de insetos propulsores de genes”.

Barrangou concordou. “Temos de estar conscientes e cautelosos quanto à utilização prática e garantir a realização de estudos adequados para avaliar a segurança da libertação e o impacto e consequências ecológicas”, disse ele. “Dependendo da escala e do padrão de libertação, é provável que o resultado seja a redução e o controlo da população e não a sua eliminação per se”.

Akbari disse que a sua equipa desenvolveu o pgSIT para várias espécies nos últimos quatro anos e espera utilizá-lo como uma tecnologia de plataforma para controlar com segurança a propagação de outras pragas no mundo real.

Fonte: GEN News (autora: Anjali A. Sarkar, PhD)

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