Los virus transmitidos por los mosquitos, como el dengue, la chikungunya o el Zika, son una de las amenazas más importantes para la salud pública. Como no existen vacunas ni tratamientos farmacológicos efectivos disponibles para la mayoría de estos virus, el control de los mosquitos que los transmiten es el mejor medio para reducir la incidencia de estas enfermedades. El mosquito tigre, Aedes albopictus, una de las especies capaces de transmitir estos virus, se ha expandido en las últimas décadas por todo el mundo, ocupando entornos urbanos densamente poblados y convirtiéndose en una amenaza para la salud pública.
La semana pasada se publicó un artículo que describía una nueva estrategia de control que ha conseguido erradicar, casi por completo, las poblaciones de mosquito tigre de dos pequeñas islas chinas. El éxito de la acción se debe a la combinación de dos técnicas de control, que por primera vez han demostrado su eficacia en un experimento de campo, estimulando futuros enfoques para abordar el control de mosquitos transmisores de enfermedades.
El estudio llevado a cabo durante un periodo de tres años ha conseguido reducir las poblaciones de mosquito tigre en un 94% en dos pequeñas islas fluviales de la ciudad china de Guangzhou. La estrategia seguida por los científicos de la Universidad Sun Yat-sen de Guangzhou, que han publicado sus resultados en la revista Nature, ha consistido en combinar dos técnicas de control.
Liberación de mosquitos esterilizados
Una de ellas es la liberación de mosquitos esterilizados. Esta técnica ha resultado útil para combatir otras plagas de insectos, pero en mosquitos su éxito ha sido siempre limitado, pues los machos esterilizados con rayos X, aunque siguen manteniendo la capacidad de aparearse con hembras de la población salvaje sin dejar descendencia, presentan un éxito de apareamiento menor que el de los mosquitos machos no irradiados. Haciendo que en la práctica la efectividad de la técnica sea baja.
Liberación de mosquitos infectados con la bacteria Wolbachia
La segunda técnica es la de infectar mosquitos en el laboratorio con la bacteria Wolbachia pipientis y posteriormente liberarlos en la naturaleza. La bacteria Wolbachia se encuentra de manera natural en muchas especies de insectos, algunos dicen que más de la mitad de los insectos son portadores de esta bacteria, encontrándose el mosquito tigre entre las especies normalmente infectadas por esta bacteria. De la ba cteria existen muchas cepas diferentes, y su efecto sobre las poblaciones depende de las cepas usadas.
Las bacterias Wolbachia habitan en el interior de las células de los mosquitos, localizándose principalmente en las gónadas, transmitiéndose a la descendencia y pudiendo afectar a la reproducción de la especie. Sin embargo, para que la reproducción de los mosquitos pueda verse afectada debe existir una incompatibilidad entre las variantes de la bacteria que lleva la hembra y el macho.
La reproducción de los mosquitos sólo se ve afectada cuando hay incompatibilidad entre las bacterias de la hembra y el macho
De hecho, los mosquitos tigre de las poblaciones silvestres en las islas de Guangzhou se encuentran infectadas de manera natural con dos variantes de la bacteria sin que ello tenga ningún efecto sobre la viabilidad de los individuos o su descendencia. Por eso, los investigadores infectaron en el laboratorio a un gran número de mosquitos con una tercera variante de la bacteria que no se encuentra en las poblaciones de las islas de Guangzhou. Se trata de una variante obtenida de otra especie de mosquito: Culex pipiens. Cuando los mosquitos machos infestados con la tercera variante se aparean con hembras salvajes que poseen una combinación diferente, los huevos no pueden desarrollarse y no llegan nunca a eclosionar (Fig. 1).
Fig. 1. Los huevos sólo resultan inviables cuando el macho está infectado y la hembra no, o cuando ambos tienen variantes diferentes e incompatibles. En los otros casos los mosquitos se reproducen sin problemas a pesar de estar infectados con la bacteria. Fuente: Mosquito Alert ((CC-BY-NC-2.0)
La ventaja de usar la bacteria Wolbachia respecto a la liberación de machos esterilizados radica en que los individuos infectados con la bacteria no ven afectada su capacidad de apareamiento compitiendo por las hembras silvestres en igualdad de condiciones que los machos no tratados. De hecho, hasta la fecha ya se habían llevado a cabo varios experimentos en diferentes países liberando mosquitos de Aedes aegypti infectados con Wolbachia con un éxito relativo.
Combinación de ambos métodos de control
Pero hay un punto crucial en el éxito de usar la bacteria: que machos y hembras tengan diferentes variedades de la bacteria para impedir el desarrollo de la descendencia. La inviabilidad de los huevos, fruto de la diferencia entre machos y hembras, se conoce como “incompatibilidad citoplasmática”, en la que el esperma de los machos infectados causa la esterilidad de las hembras no infectadas o infectadas con una variante distinta (Fig. 1).
Eso implica que si se liberan machos y hembras infectados con las mismas variedades de la bacteria, podrían reemplazar a la población natural pero el problema del mosquito continuaría persistiendo en la zona, e incluso podría dificultar futuros intentos de erradicar las poblaciones usando el método de control por Wolbachia. La mayor innovación del estudio ha sido el método desarrollado para preparar la población alterada que querían liberar.
Hasta la fecha, la técnica de utilizar machos infectados con Wolbachia, se veía limitada por la dificultad de generar miles de machos infectados y discriminarlos de las hembras. En el laboratorio se separaban los mosquitos en base al tamaño de sus pupas, pero dada la imperfección del sistema es necesario que sean las personas las que acaben discriminando si una pupa acabará dando lugar a un mosquito macho o hembra. Una tarea laboriosa y lenta que limita la cantidad de individuos que pueden liberarse en la naturaleza, requiriéndose cientos de miles para llegar a afectar a una población silvestre.
Es en este punto, donde los investigadores chinos decidieron combinar las dos técnicas descritas. Tras infectar y criar en laboratorio una gran colonia de mosquitos tigre con la tercera variante de Wolbachia, expusieron a los mosquitos a niveles bajos de radiación que consiguieron esterilizar a las hembras, pero sólo redujeron ligeramente la capacidad de los machos para aparearse.
Reducción drástica de la población silvestre tras la liberación de los mosquitos alterados
De esta manera fueron capaces de liberar más de 160.000 mosquitos infectados con la tercera variante de Wolbachia por hectárea cada semana en las áreas residenciales de las dos islas fluviales de Guangzhou, durante 2015, 2016 y 2017 (Fig. 2). Con esta acción confiaban conseguir reducir drásticamente la población de mosquito tigre y con ello la tasa de dengue, pues la ciudad de Guangzhou es la ciudad con la mayor tasa de transmisión de dengue de China.
Fig. 2. Reducción de la población silvestre de mosquito tigre tras sucesivas liberaciones de machos infectados con Wolbachia y hembras infectadas y esterilizadas. Fuente: Mosquito Alert ((CC-BY-NC-2.0)
En el período de 2015-2017 los investigadores pudieron comprobar la reducción de las poblaciones de mosquitos en ambas islas. Las hembras silvestres que se apareaban con los machos infestados en el laboratorio produjeron huevos inviables, mientras que por otro lado, los machos silvestres que se apareaban con las hembras de laboratorio estériles tampoco producían descendencia. La combinación de ambas acciones dio lugar a que el número de hembras adultas en 2016 se redujera en un 83% y en 2017 llegó a reducirse a un 94%.
La combinación de ambas acciones dio lugar a que tras dos años de liberaciones la población silvestre se redujese en un 94%
¿Es viable la estrategia a largo plazo? ¿En otras zonas?
A la vista de los resultados publicados en la revista Nature, la técnica resulta eficaz en pequeñas regiones, además relativamente aisladas, como es el caso de las pequeñas islas fluviales en las que se ha comprobado su eficacia. El reto para el futuro es estudiar cómo hacer que esta técnica resulte efectiva en grandes regiones continentales y con un flujo continuo de mosquitos desde otras regiones.
Existen grandes dudas sobre lo sostenible de la estrategia seguida a largo plazo. Los mosquitos inmigrantes de zonas adyacentes posiblemente restablecerán la población original una vez que cese la liberación de mosquitos alterados. Más en una especie como el mosquito tigre que debe su exitosa expansión a la facilidad que tiene para propagarse pasivamente con medios de transporte humanos.
Queda por resolver si en el futuro podrán perfeccionarse las técnicas utilizadas para superar los desafíos financieros y logísticos que implican en la actualidad, para poder implementarse a una mayor escala que abarcase un área metropolitana importante. El estudio representa un avance que muestra el potencial de unas nuevas herramientas en la lucha contra las enfermedades transmitidas por mosquitos.
Referencias:
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
