Alterações genéticas apontam caminho para arboviroses transmitidas pelo Aedes aegypti

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Aedes-Aegypti

Teresa Santos (colaborou Dra. Ilana Polistchuck)

Uma das frentes de combate ao Aedes aegypti não está nas caixas d’água ou em outros recipientes de água parada — está no laboratório. Pesquisas com mosquitos geneticamente modificados em Piracicaba e no Rio de Janeiro estão se mostrando promissoras. Conheça as iniciativas:

Aedes do Bem™
O projeto da Oxitec, empresa criada por cientistas da Universidade de Oxford, Inglaterra, está conduzindo testes de campo em Piracicaba, interior de São Paulo. Dados de Vigilância Epidemiológica do município de julho de 2016 mostram que o projeto levou a uma redução de 91% no número de casos de dengue no bairro CECAP/Eldorado, o primeiro do teste.

 

O experimento consiste em liberar no ambiente uma linhagem de mosquitos transgênicos desenvolvida na Inglaterra. Essa linhagem de Aedes aegypti possui a inserção de dois genes. O primeiro deles é um gene sintético autolimitante, foi montado a partir de vários fragmentos de DNA de organismos vivos. “A partir do momento que a larva sai do ovo, o mosquito que recebeu esse gene autolimitante começa a produzir uma proteína que se liga ao maquinário de transcrição da célula. Funciona como se essa proteína sequestrasse o maquinário de transcrição. Quanto mais proteína é produzida, menos sítios disponíveis de transcrição existem. Chamamos, portanto, de um mecanismo de feedback positivo, pois quanto mais proteína é produzida, mais proteína se liga aos sítios de transcrição”, explicou ao Medscape a entomóloga Cecília Kosmann, supervisora de Produção e Ensaios de Campo da Oxitec do Brasil. É o acúmulo dessa proteína faz com que a célula deixe de funcionar adequadamente e, entre quatro e cinco dias, o inseto morre.

Apenas machos geneticamente modificados são liberados no ambiente, já que apenas as fêmeas picam. Esses machos cruzam com uma fêmea, que põe em média 150 a 200 ovos, e só cruza uma vez na vida.  A prole gerada deste cruzamento é heterozigótica, ou seja, recebe uma cópia do gene modificado do macho e uma cópia do gene normal da fêmea. “Um genótipo heterozigótico já é suficiente para que ocorra esse ‘sequestro do maquinário de transcrição celular’, o que faz com que os descendentes sejam incapazes de alcançar a fase adulta”, afirmou Cecília. O mecanismo, portanto, consiste em atuar em uma geração de mosquitos com o objetivo de atingir a geração seguinte.

O outro gene que está inserido nessa linhagem de Aedes aegypti é para monitoramento e não provoca nenhuma alteração propriamente dita no mosquito. “Usamos um gene de coral, que é amplamente utilizado na ciência, como marcador fluorescente. Com isso, conseguimos saber a proporção de descendentes transgênicos e selvagens de uma prole”, disse a entomóloga.

O monitoramento é feito tanto em áreas de liberação como em áreas controle, que não recebem mosquitos modificados. “Montamos armadilhas que simulam criadouros para as fêmeas, então elas colocam os ovos nas armadilhas. Coletamos o material, levamos para o laboratório, e, quando os ovos eclodem, fazemos a análise com microscopia”, afirmou, explicando que essa avaliação permite ajustar a taxa de liberação de mosquitos transgênicos nas áreas de liberação. Já a análise na área controle permite determinar se o que está levando à redução de larvas na área tratada é, de fato, a liberação dos insetos modificados. “Na área controle, costumamos ver uma redução da população no inverno e na seca e um aumento na época de chuva. Essa é a flutuação normal. Na área tratada, não identificamos esse boom“, disse.

No entanto, os mosquitos modificados são menos robustos que os selvagens, por causa da produção massiva em laboratório. Os Aedes do Bem™ sobrevivivem em média dois dias após a liberação no ambiente, em comparação com os mosquitos selvagens, que vivem entre 30 e 45 dias. Por causa disso, é necessário monitorar o tamanho das populações dos insetos para estimar a quantidade de mosquitos transgênicos a ser liberada. Em Piracicaba, a empresa trabalha com a proporção de 10 transgênicos para cada mosquito selvagem. “O que garante o sucesso reprodutivo do macho modificado é sua abundância populacional; a ideia é que a fêmea ache primeiro o transgênico”, disse Cecília.

A Oxitec está fazendo o teste de campo, no bairro CECAP/Eldorado, de 5.500 habitantes, desde abril de 2015 e no ano passado o projeto foi ampliado para mais 11 bairros da região central de Piracicaba, que somam 60 mil habitantes.  “Mas, como se trata de uma região central, há trânsito grande de pessoas e movimento de trabalhadores, o que resulta em mais de um milhão de pessoas atingidas pela estratégia. Podemos dizer que essas pessoas são atingidas porque sabemos que o mosquito tem o hábito diurno. Ou seja, as pessoas vão ser picadas no local de trabalho. Se protegemos a região central, estamos protegendo quem trabalha nessa região também”, afirmou.

Cecília Kosmann e os mosquitos transgênicos de Piracicaba
Imagem: cortesia Oxitec

De acordo com Cecília, houve redução de 82% na população de larvas do Aedes aegypti selvagem e de 91% nos casos de dengue no bairro CECAP/Eldorado. “Em julho de 2016, a Vigilância Epidemiológica de Piracicaba divulgou dados sobre o bairro. No período de 2014/2015, quando ainda não havia sido feita a liberação dos mosquitos modificados, houve 133 casos de dengue, o que caracterizou uma epidemia. Depois da liberação dos mosquitos, no período de julho de 2015 a julho de 2016, foram registrados apenas 13 casos da doença, sendo que a maioria dos infectados contraiu o vírus fora do bairro.”.

Antes de Piracicaba, testes foram feitos em outras localidades no Brasil, entre elas, Juazeiro (BA) em 2011, em parceria com o Instituto de Ciências Biomédicas da Universidade de São Paulo e a ONG Moscamed e financiamento do governo da Bahia. Os dados referentes à Itaberaba, situada na região sudeste de Juazeiro, foram publicados em 2015 na PLoS Neglected Tropical Diseases[1]. Nesse caso, foi observada redução da população de A. aegypti de 95% com base nos dados de armadilha para adultos e de 81% na população de larvas.

Diante desses altos índices de redução, há quem pense em uma possível eliminação do mosquito ao longo do tempo a partir do emprego dessa tecnologia. Porém, Cecília disse que não é possível falar em erradicação. “O A. aegypti é exótico no Brasil. O ideal seria eliminar só por ser exótico. Mas, vivemos em mundo globalizado e esse mosquito é dito filantrópico e endofílico, ou seja, filantrópico significa que mantém estreita associação com homem e endofílico representa o mais alto grau de filantropia; o mosquito vive dentro da casa do ser humano. Então, ao viajar, o homem leva junto o mosquito. Isso significa que mesmo que haja erradicação, sempre haverá reintrodução. Falamos, portanto, em supressão e não em erradicação”, explicou.

A Oxitec tem aprovação da Comissão Técnica Nacional de Biossegurança (CTNBio), órgão que regula o uso de organismos transgênicos no Brasil, mas ainda aguarda a  autorização de comercialização do serviço pela Agência de Vigilância Sanitária (Anvisa). Por enquanto, o projeto tem sido desenvolvido nos municípios a partir de parcerias. “No caso de Piracicaba, por exemplo, o município arcou com 50% do valor e a Oxitec com os outros 50%”, disse Cecília.

Projeto Avoiding First Bite

Outra investigação, ainda nos estágios iniciais, que envolve modificação genética que está sendo conduzida no país busca alterar o comportamento alimentar do A. aegypti. Mario Alberto Silva Neto, professor da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) e coordenador da Rede Zika 1 da Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (Faperj), está conduzindo uma análise de RNAs e proteínas que se acumulam durante os primeiros dias de vida adulta do mosquito. A investigação faz partedo projeto Avoiding First Bite.

O material foi isolado da cabeça e do abdômen de machos e fêmeas. “A ideia é flagrar diferenças moleculares que esclareçam o porquê de ambos serem fitófagos( alimentarem de seiva de plantas) até o segundo/terceiro dia de vida e somente as fêmeas desenvolverem, a partir daí, os mecanismos de busca para a alimentação com sangue”, afirmou em entrevista ao Medscape.

A ideia é que, com a identificação e localização dos genes responsáveis por esses RNAs e proteínas, os pesquisadores possam modificá-los, usando a tecnologia CRISPR-Cas9 e bloquear o comportamento de busca de sangue na fêmea. “Elas irão permanecer se alimentando de seiva e não irão potencialmente se infectar com sangue contendo arbovírus. Mais ainda, no caso do Aedes aegypti, somente as fêmeas que se alimentam de sangue conseguem formar ovos. Assim, a outra consequência seria a gradual diminuição da população até sua extinção local”, esclareceu.

Para garantir que a inibição seja restrita ao comportamento alimentar e não afete outros aspectos do desenvolvimento, serão feitos testes de silenciamento parcial e total dos genes, seguidos de análise ampla de fenótipos e comportamentos variados, investigando, por exemplo, quando o inseto consegue ainda perceber a fonte de sangue, se ele se alimenta, quanto de sangue ingere, quantos ovos forma, se ele se torna ainda infectável pelos vírus zika, dengue e chikungunya, entre outros.

Outro conjunto de tecnologias, segundo Silva Neto, permitirá que essas alterações genéticas sejam fixadas na população, ou seja, se o inseto se reproduzir, ele poderá passar para a próxima geração as modificações inseridas em seu DNA, garantindo a permanência do comportamento fitófago estrito.

Até o momento, o grupo concluiu a análise do material coletado de uma geração da população de Aedes aegypti que vive no entorno da Baía de Guanabara, no Rio de Janeiro, escolhida por abrigar 80% da população do estado. “Esses insetos foram cruzados extensivamente em laboratório para gerar uma população mais homogênea geneticamente. Em seguida, nós construímos 36 transcriptomas (coleção de RNAs) e 12 proteomas (coleção de proteínas) representativos de machos e fêmeas. Os resultados estão em análise nesse momento por uma equipe de cerca de 45 pesquisadores de diversas instituições do Rio de Janeiro e especialistas em diversas áreas, incluindo bioquímica, biologia molecular, bioinformática, fisiologia da olfação, metabolismo lipídico, sinalização celular, biotransformação, entre outros”, descreveu.

O próximo passo, segundo o pesquisador, seria iniciar os protocolos de silenciamento e os testes fenotípicos e comportamentais. No entanto, essa etapa depende de novos recursos da Faperj. “Essa fase está gravemente ameaçada, pois apesar da aprovação do projeto Avoiding First Bite pela FAPERJ a crise financeira do Estado do Rio de Janeiro não permitiu o pagamento da última fase do projeto. Ou seja, nos faltam cerca de US$ 100.000 dólares para concluir esse projeto e testar essa nova ferramenta. Temos os alvos moleculares, mas não temos como verificar se são eficientes. É um momento muito crítico e desapontador. Se não fizermos, outras nações farão e será bem mais caro comprar essa tecnologia”, alertou.

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