Estos avances están siendo posibles gracias al mejor conocimiento de la estructura del genoma y de su funcionamiento en los organismos vivos, incluyendo el de los insectos. Es así como ya se ha logrado en algunos de ellos, silenciar un gene específico, en cuya ausencia se dificulta o impide su supervivencia. El desciframiento del genoma de los insectos está permitiendo individualizar cada vez más genes vitales en determinados insectos, que si se inhiben, se bloquea su desarrollo. Se logra así un pesticida de efecto dirigido a insectos seleccionados, preservándose la permanencia de otros que pueden ser beneficiosos. Para ello se utiliza el llamado RNA de interferencia (RNAi). Estos son trozos cortos de RNA, recién descubiertos en 1988, que tienen la propiedad de acoplarse a un gene específico complementario, formando una doble hebra de RNA (dsRNA) lo que impide su lectura y por lo tanto su expresión. Con ello no se expresa la proteína que ese gene debiera codificar (Pequeñas moléculas de RNA son capaces de anular genes).


Los dsRNA no son ajenos

Durante los últimos años se ha ido esclareciendo que es normal la formación de diversos dsRNAs en el interior de las células, ya que ellos se utilizan constantemente en el funcionamiento del genoma. Es el mecanismo por el cual el genoma controla la cuantía de expresión de cada uno de sus propios genes, según vayan requiriendo las necesidades metabólicas del organismo. También utilizando el dsRNA se va inhibiendo o estimulando la expresión de cada gene, según se va requiriendo en las diversas etapas de su desarrollo (Pequeños RNAs, además de inhibir genes, pueden también activar genes). Experimentalmente se observó que si en animales invertebrados, como un gusano, se inyectaba un dsRNA específico, el efecto inhibitorio se iba esparciendo paulatinamente de célula a célula, hasta producir el efecto en todas ellas. Más aún, se observó que no se necesitaba inyectar el dsRNA, sino que bastaba que el gusano lo ingiriera para que se modificara la expresión del gene respectivo en todo su organismo. Fue así como investigadores del Instituto Australiano CSIRO, se dieron cuenta que tenían en sus manos algo realmente interesante. En el año 2006 patentaron el descubrimiento y comenzaron a fabricar un pesticida específico que afectaba sólo a una determinada familia de insectos, siendo inocuo para el resto.


Las investigaciones de insecticidas específicos

Luego un equipo liderado por Richard Newcomb, del Plant and Food Research en Nueva Zelandia, observaron que alimentando a la polilla café de la manzana (la mayor peste de Australia y Nueva Zelandia), con un dsRNA específico, este se fijaba en el intestino y antenas del insecto, reduciendo grandemente la expresión del gene, dificultando su propagación.

Un año más tarde, James Roberts de Monsanto en Chesterfild, Missouri, alimentó a larvas del gusano “rootworm del maíz” con un dsRNA que bloqueaba la expresión de la enzima v-ATPasa, logrando que el efecto bloqueador fuese lo suficientemente poderoso como para proteger la planta del ataque de este insecto (Nature Biotechnology. Vol 25, p 1231). En el siguiente paso, modificaron genéticamente la planta del maíz para que produjera su propio dsRNA en su raíz, logrando que esta casi no sufriera daño cuando posteriormente se infestaba con rootworm. ´

Otro equipo, dirigido por Xiao-Ya Chen de la Academia de Ciencias de China, ensayo una estrategia menos directa. Anteriormente se había logrado que plantas de algodón produjeran un insecticida natural llamado “gossipol”, el que era muy efectivo contra el bolloworm del algodón. Pero con el tiempo el insecto había desarrollado una resistencia al gossipol, lo que se debía a la acción de una enzima detoxificadora, llamada citocromo P-450. Chen y colaboradores, alimentaron larvas de bollowarm que contenían gossipol, pero con la administración de un dsRNA adecuado lograron detener la producción de citocromo P-450, imposibilitando su resistencia. Los insectos dejaron de crecer y pronto comenzaron a morirse (Nuestra maquinaria detoxificadora).

Todos estos resultaron despertaron mucho interés, pero permanecían algunas incógnitas sin resolver. Había que averiguar, por ejemplo, si el efecto de los dsRNA podía ser específico para una determinada especie de insectos. Para despejar esta duda Whyard, ahora en la Universidad de Manitoba en Winnipeg, Canadá, desarrolló un experimento destinado a inhibir el gene que codificaba la enzima v-ATPasa (esta enzima en el intestino de los insectos controla los niveles de acidez). Para ello seleccionó cuatro especies diferentes de insectos: la mosca de la fruta, el afilo de la arveja, el escarabajo rojo de la harina y el gusano del tabaco. Para cada una de estas especies preparó el respectivo dsRNA que debería inhibir la expresión de la enzima v-ATPasa. Con ello, se alteraría la función intestinal, hasta llegar a producir la muerte del insecto. El experimento lo diseñó preparando cuatro v-ATPasa diferentes, para cada una de las cuatro especies de insectos, ya que este gene tiene pequeñas variaciones propias de cada especie. Cuando le dio a ingerir a cada una de las cuatro especies su respectivo dsRNA, observó que fallecieron en cada caso entre el 50 y 70% de ellos. Cuando el dsRNA desarrollado para una especie se lo administró a otra, falleció menos del 5% de ellos. Es decir, cada dsRNA era específico en su acción para cada especie de insecto.

Luego Whyard trató de matar cuatro especies estrechamente relacionadas de moscas de la fruta del genero Drosophila. Esta vez preparó un dsRNA dirigido a inhibir el gene que codificaba la proteína gama-tubulina, que es esencial para la división celular. Cuando alimentó las respectivas moscas de la fruta con el respectivo dsRNA, murió entre el 35% y el 55%. Por el contrario, cuando las alimentó con el dsRNA de diferente especie, falleció solo el 5% .El efecto era selectivo, lo que era sorprendente ya que hay muy poca diferencia en la secuencia de bases del gene de la gama-tubulina entre las cuatro especies de Drosophila.


Perspectivas futuras

Hasta ahora los resultados están siendo muy promisorios, pero aún queda mucho por investigar. Así por ejemplo, Whyard ha visto que en ocasiones para matar al insecto, basta rociar su alimento con el dsRNA adecuado. Esto es muy importante para la guarda de granos, como se ha visto con el escarabajo colorado de la papa. Claro que su utilización depende de los costos que tenga la producción masiva de dsRNA.

Otros piensan que talvez no sea necesario matar al insecto. También podría silenciarse el receptor para la feromona, con lo que se bloquearía la reproducción. Michael Scharf de la Universidad de Florida en Gainesville, piensa que interfiriendo en la estructura social de la colonia podría también detenerse la multiplicación. Ya ha logrado silenciar genes en las termitas alimentándolas con un dsRNA. Ha silenciado el gene llamado Hex-2 que inicia la transformación de trabajadoras en soldados y piensa que incrementando el número de soldados podría producir un colapso en la colonia de las termitas. “El soldado es el flojo de la sociedad, de modo que su incremento tiene un costo social muy elevado”, dice Scharf.

Con los resultados obtenidos hasta ahora, se abren las posibilidades de llegar a impedir el desarrollo de resistencia a herbicidas por parte de los insectos, ya que se sabe que ello es debido o mediado por la acción de algún gene especifico, que bastaría inhibirlo mediante dsRNA.

Sin embargo no todo es optimismo, ya que algunos ensayos han fracasado. Recientemente se trató de controlar la mosca TSE-TSE alimentándola con un dsRNA. Se consiguió inhibir el gene a nivel del intestino, pero no se logró inhibirlo en la célula adiposa. Hay todavía mucho por investigar y más posibilidades se irán abriendo en la medida que se vayan secuenciando más genomas y dentro de ellos descubriendo que genes son vitales en el desarrollo de determinado insecto o para el desarrollo de la especie.


Para saber más: Bijal Trivedi. New Scientist vol 205, p 34, 2010