Els virus transmesos pels mosquits, com el dengue, el chikungunya o el Zika, són una de les amenaces més importants per a la salut pública. Com que no hi ha vacunes ni tractaments farmacològics efectius disponibles per a la majoria d’aquests virus, el control dels mosquits que els transmeten és fins al moment el millor mitjà per reduir la incidència d’aquestes malalties. El mosquit tigre, Aedes albopictus, una de les espècies capaces de transmetre aquests virus, s’ha expandit en les últimes dècades arreu del món, ocupant entorns urbans densament poblats i sent una important amenaça per la salut pública.
La setmana passada es va publicar un article que descrivia una nova estratègia de control que ha aconseguit erradicar, gairebé per complet, les poblacions de mosquit tigre de dues petites illes xineses. L’èxit de l’acció es deu a la combinació de dues tècniques de control, que per primera vegada han demostrat la seva eficàcia en un experiment de camp, estimulant futurs enfocaments per abordar el control de mosquits transmissors de malalties.
L’estudi dut a terme durant un període de tres anys ha aconseguit reduir les poblacions de mosquit tigre a un 94% en dues petites illes fluvials de la ciutat xinesa de Guangzhou. L’estratègia seguida pels científics de la Universitat Sun Yat-sen de Guangzhou, que han publicat els seus resultats a la revista Nature, ha consistit a combinar dues tècniques de control.
Alliberació de mosquits esterilitzats
Una d’elles és l’alliberament de mosquits esterilitzats. Aquesta tècnica ha resultat útil per combatre altres plagues d’insectes, però en mosquits seu èxit ha estat sempre limitat, ja que els mascles esterilitzats amb raigs X, encara que segueixen mantenint la capacitat d’apariar amb femelles de la població salvatge sense deixar descendència, presenten un èxit d’aparellament menor que el dels mosquits mascles no irradiats. Fent que en la pràctica l’efectivitat de la tècnica sigui baixa.
Alliberació de mosquits infectats amb el bacteri Wolbachia
La segona tècnica és la d’infectar mosquits al laboratori amb el bacteri Wolbachia pipientis i posteriorment alliberar-los en la natura. El bacteri Wolbachia es troba de manera natural en moltes espècies d’insectes, alguns consideren que més de la meitat dels insectes són portadors d’aquest bacteri, trobant-se el mosquit tigre entre les espècies normalment infectades per aquest bacteri. Del bacteri hi ha moltes soques diferents, i el seu efecte sobre les poblacions depèn de les soques utilitzades.
Els bacteris Wolbachia habiten a l’interior de les cèl·lules dels mosquits, localitzant-se principalment en les gònades, transmetent-se a la descendència i podent afectar la reproducció de l’espècie. No obstant això, perquè la reproducció dels mosquits es pugui veure afectada ha d’haver-hi una incompatibilitat entre les variants del bacteri que porta la femella i el mascle.
La reproducció dels mosquits només es veu afectada quan hi ha incompatibilitat entre els bacteris de la femella i el mascle
De fet, els mosquits tigre de les poblacions silvestres a les illes de Guangzhou es troben infectades de manera natural amb dues variants del bacteri sense que això tingui cap efecte sobre la viabilitat dels individus o la seva descendència. Per això, els investigadors van infectar al laboratori a un gran nombre de mosquits amb una tercera variant del bacteri que no es troba en les poblacions de les illes de Guangzhou. Es tracta d’una variant obtinguda d’una altra espècie de mosquit: Culex pipiens. Quan els mosquits mascles infestats amb la tercera variant s’aparellen amb femelles salvatges que posseeixen una combinació diferent, els ous no poden desenvolupar-se i no arriben mai a fer eclosió (Fig. 1).
Fig. 1. Els ous només resulten inviables quan el mascle està infectat i la femella no, o quan tots dos tenen variants diferents i incompatibles. En els altres casos els mosquits es reprodueixen sense problemes malgrat estar infectats amb el bacteri. Font: Mosquit Alert (CC-BY-NC-2.0)
L’avantatge d’usar el bacteri Wolbachia respecte a l’alliberament de mascles esterilitzats radica que els individus infectats amb el bacteri no veuen afectada la seva capacitat d’aparellament competint per les femelles silvestres en igualtat de condicions que els mascles no tractats. De fet, fins a la data ja s’havien dut a terme diversos experiments en diferents països alliberant mosquits d’Aedes aegypti infectats amb Wolbachia amb un èxit relatiu.
Combinació de tots dos mètodes de control
Però hi ha un punt crucial en l’èxit d’usar bacteri: que mascles i femelles tinguin diferents varietats del bacteri per impedir el desenvolupament de la descendència. La inviabilitat dels ous, fruit de la diferència entre mascles i femelles, es coneix com a “incompatibilitat citoplasmàtica“, en què l’esperma dels mascles infectats causa l’esterilitat de les femelles no infectades o infectades amb una variant diferent (Fig. 1).
Això implica que si s’alliberen mascles i femelles infectats amb les mateixes varietats del bacteri, podrien reemplaçar a la població natural però el problema del mosquit continuaria persistint a la zona, i fins i tot podria dificultar futurs intents d’erradicar les poblacions usant el mètode de control per Wolbachia. La innovació més grossa de l’estudi ha estat el mètode desenvolupat per preparar la població alterada que volien alliberar.
Fins ara, la tècnica d’utilitzar mascles infectats amb Wolbachia, es veia limitada per la dificultat de generar milers de mascles infectats i discriminar les femelles. Al laboratori se separaven els mosquits basant-se en la mida de les seves pupes, però donada la imperfecció del sistema cal que siguin les persones les que acabin discriminant si una pupa acabarà donant lloc a un mosquit mascle o femella. Una tasca laboriosa i lenta que limita la quantitat d’individus que poden alliberar-se en la naturalesa, requerint centenars de milers per arribar a afectar una població silvestre.
És en aquest punt, on els investigadors xinesos van decidir combinar les dues tècniques descrites. Després infectar i criar en laboratori una gran colònia de mosquits tigre amb la tercera variant de Wolbachia, van exposar els mosquits a nivells baixos de radiació que van aconseguir esterilitzar les femelles, però només van reduir lleugerament la capacitat dels mascles per aparellar-se.
Reducció dràstica de la població silvestre després de l’alliberament dels mosquits alterats
D’aquesta manera van ser capaços d’alliberar més de 160.000 mosquits infectats amb la tercera variant de Wolbachia per hectàrea cada setmana a les àrees residencials de les dues illes fluvials de Guangzhou, entre 2015 i 2017 (Fig. 2). Amb aquesta acció confiaven aconseguir reduir dràsticament la població de mosquit tigre i amb això la taxa de dengue, ja que la ciutat de Guangzhou és la ciutat amb la taxa més gran de transmissió de dengue de la Xina.
Fig. 2. Reducció de la població silvestre de mosquit tigre després de successius alliberaments de mascles infectats amb Wolbachia i femelles infectades i esterilitzades. Font: Mosquito Alert ((CC-BY-NC-2.0)
En el període de 2015-2017 els investigadors van poder comprovar la reducció de les poblacions de mosquits a les dues illes. Les femelles silvestres que s’aparellaven amb els mascles infestats al laboratori van produir ous inviables, mentre que d’altra banda, els mascles silvestres que s’aparellaven amb les femelles de laboratori estèrils tampoc produïen descendència. La combinació d’ambdues accions va donar lloc a que el nombre de femelles adultes en 2016 es reduís en un 83% i en 2017 va arribar a reduir-se a un 94%.
La combinació de totes dues accions va donar lloc al fet que després de dos anys d’alliberaments la població silvestre es reduís en un 94%
És viable l’estratègia a llarg termini? En altres zones?
A la vista dels resultats publicats a la revista Nature, la tècnica resulta eficaç en petites regions, a més relativament aïllades, com és el cas de les petites illes fluvials en què s’ha comprovat la seva eficàcia. El repte per al futur és estudiar com fer que aquesta tècnica resulti efectiva en grans regions continentals i amb un flux continu de mosquits des d’altres regions.
Hi ha grans dubtes sobre la sostenibilitat a llarg termini de l’estratègia seguida. Els mosquits immigrants de zones adjacents possiblement restabliran la població original una vegada que cessi l’alliberament de mosquits alterats. Més en una espècie com el mosquit tigre que deu el èxit de la seva expansió a la facilitat que té per a propagar-passivament amb mitjans de transport humans.
Queda per resoldre si en el futur podran perfeccionar les tècniques utilitzades per superar els reptes financers i logístics que impliquen en l’actualitat, per poder implementar-se a una major escala que abracés una àrea metropolitana important. L’estudi representa un avanç que mostra el potencial d’unes noves eines en la lluita contra les malalties transmeses per mosquits.
Referències:
Bonizzoni M, Gasperi G, Chen X, James AA (2013) The invasive mosquito species Aedes albopictus: current knowledge and future perspectives. Trends in Parasitology 29: 460-468
Flores HA, O’Neill SL (2018) Controlling vector-borne diseases by releasing modified mosquitoes. Nature Reviews Microbiology 16: 508-518
Gilbert JA, Melton L (2018) Verily project releases millions of factory-reared mosquitoes. Nature Biotechnology 36: 781-782
Helinski MEH, Parker AG & Knols BGJ (2009) Radiation biology of mosquitoes. Malaria Journal 8: S6
Lees RS, Gilles JS, Hendrichs J, Vreysen MJ & Bourtzis K (2015) Back to the future: the sterile insect technique against mosquito disease vectors. Current Opinion in Insect Science 10: 156-162
LePage DP, Metcalf JA, Bordenstein SR, On J, Perlmutter JI, Shropshire JD, Layton EM, Funkhouser-Jones LJ, Beckmann JF, Bordenstein SR (2017) Prophage WO genes recapitulate and enhance Wolbachia-induced cytoplasmatic incompatibility. Nature 543: 243-247
O’Neill S (2015) How a tiny bacterium called Wolbachia could defeat Dengue. Scientific American: June 1, 2015
Weaver SC, Charlier C, Vasilakis N, Lecuit, M. (2018) Zika, Chikungunya, and other emerging vector-borne viral diseases. Annual Reviews of Medicine 69: 395-408
Zheng X, Zhang D, Li Y, Yang C, Wu Y, Liang X, Liang Y, Pan X, Hu L, Sun Q, Wang X, Wei Y, Zhu J, Qian W, Yan Z, Parker AG, Gilles JRL, Bouyer J, Tang M, Zheng B, Yu J, Liu J, Zhuang J, Hu Z, Zhang M, Gong JT, Hong XY, Zhang Z, Lin L, Liu Q, Hu Z, Wu Z, Baton LA, Hoffmann AA, Xi Z. (2019) Incompatible and sterile insect techniques combined eliminate mosquitoes. Nature 10.1038/s41586-019-1407-9
