Un grupo de investigadores ha utilizado con éxito la tecnología CRISPR-Cas9 para editar los genomas de las garrapatas de patas negras. Para lograr esta hazaña, desarrollaron un protocolo de inyección de embriones que superó una barrera importante en este campo. El trabajo aparece publicado hoy en la revista iScience.
«A pesar de su capacidad para adquirir y transmitir una variedad de patógenos debilitantes, la investigación sobre las garrapatas se ha quedado atrás con respecto a otros vectores artrópodos, como los mosquitos, en gran parte debido a los desafíos en la aplicación de las herramientas genéticas y moleculares disponibles«, comenta Monika Gulia-Nuss, coautora principal del estudio y bióloga molecular de la Universidad de Nevada, en Reno.
Los embriones de las garrapatas son extremadamente difíciles de inyectar debido a la alta presión existente dentro de los huevos
«Tener herramientas de edición del genoma disponibles nos permitirá descubrir algunos de los secretos del genoma de las garrapatas y determinar cómo estos animales únicos sobreviven en el medio ambiente, cómo interactúan con los patógenos y cómo podemos evitar que las garrapatas propaguen enfermedades a humanos y ganado«, afirma Gulia-Nuss.
A pesar de la relevancia para la salud pública de las garrapatas, que son vectores de una amplia variedad de patógenos para los humanos, la vida silvestre y los animales domésticos, el conocimiento de la biología de las garrapatas a nivel molecular aún es limitado. Esto contrasta con insectos como los mosquitos, para los que ahora se dispone de numerosas herramientas para el desarrollo transgénico y la edición del genoma. «El progreso en esta área es fundamental para el avance de la investigación para resolver el creciente problema de las enfermedades transmitidas por garrapatas«, insiste Andrew Nuss, el otro coautor principal del estudio y entomólogo de la Universidad de Nevada, en Reno.
CRISPR-Cas9 ha revolucionado la investigación en genética funcional en muchos organismos. Esta técnica de edición de genes se ha aplicado a mosquitos y otros artrópodos vectores de enfermedades, pero aún no había disponible una edición de genes exitosa en garrapatas. Los desafíos técnicos para inyectar embriones de garrapatas e intentar la edición de genes han ralentizado aún más el progreso de la investigación. Los embriones de garrapatas son extremadamente difíciles de inyectar debido a la alta presión existente dentro de los huevos, un corion duro (la cáscara exterior del huevo) y una capa de cera fuera del embrión que debe eliminarse antes de la inyección. Las garrapatas hembra usan un órgano especializado llamado órgano de Gené para cubrir sus huevos con una capa de cera dura.
ReMOT Control
En el estudio publicado en iScience, los investigadores desarrollaron un protocolo exitoso de inyección de embriones de garrapatas y la interrupción de genes específicos con CRISPR-Cas9 utilizando dos métodos: inyección de embriones y transducción de carga de ovarios mediada por receptores (ReMOT Control), un método de edición de genes en artrópodos. Los investigadores extirparon el órgano de Gené para evitar la deposición de cera y luego trataron los huevos con sustancias químicas, cloruro de benzalconio y cloruro de sodio, para eliminar el corion y disminuir la presión dentro de los huevos.
«Pudimos diseccionar cuidadosamente las garrapatas hembras grávidas para extirpar quirúrgicamente el órgano responsable de cubrir los huevos con cera, pero aún así permitimos que las hembras pusieran huevos viables. Estos huevos libres de cera permitieron la inyección de embriones de garrapatas con los materiales necesarios para la modificación del genoma«, comenta Gulia-Nuss. «Otro desafío importante fue comprender el momento del desarrollo del embrión de garrapata. Se sabe tan poco sobre la embriología de la garrapata que necesitábamos determinar el momento preciso en el que introducir CRISPR-Cas9 para garantizar la mayor posibilidad de inducir cambios genéticos«.
La tasa de supervivencia de los embriones inyectados fue de aproximadamente el 10%, comparable a los modelos de insectos bien establecidos. Para ReMOT Control, todas las garrapatas inyectadas sobrevivieron. Los datos muestran la viabilidad de la inyección de embriones de garrapatas y la manipulación genética en garrapatas por ambos métodos, que tuvieron una eficiencia de edición comparable para el gen Proboscipedia (ProbP), que se expresa en apéndices.
Edición genética posible por dos métodos diferentes
«Anteriormente, ningún laboratorio había demostrado que la modificación del genoma fuera posible en las garrapatas. Algunos consideraron que esto era técnicamente demasiado difícil de lograr«, según Nuss. «Este es el primer estudio que demuestra que la transformación genética en las garrapatas es posible no sólo por uno, sino por dos métodos diferentes«.
Se necesita más investigación para comprender completamente los mecanismos moleculares que subyacen a la edición eficiente de genes en las garrapatas. Si bien estas herramientas acelerarán la investigación genética de las garrapatas, se necesitan mejoras en el protocolo de inyección de embriones para mejorar la supervivencia y la eclosión de las larvas y la eficiencia de la edición de genes.
«Esperamos que las herramientas que desarrollamos aquí abran nuevas vías de investigación que acelerarán drásticamente nuestra comprensión de la biología molecular de esta y otras especies de garrapatas relacionadas«, concluye Gulia-Nuss. «La interrupción dirigida de genes en vectores de garrapatas de patógenos humanos es un método poderoso para descubrir la biología subyacente de las interacciones garrapata-patógeno-huésped, que puede informar el desarrollo y la aplicación de nuevos enfoques para el control de enfermedades transmitidas por garrapatas«.
Fuente: iScience.
