background-image: url(/images/gene-drive/mata-moscas.png) background-size: cover class: middle center intro # Matando mosquitos a cañonazos --- # Malaria Se trata de la enfermedad debilitante que mayor número de muertes causa al año, unas 400000, de las cuales la mitad son niños. <figure> <img src="/images/gene-drive/mapa-malaria.jpg" width="95%"> </figure> --- # Malaria La malaria está ocasionada por varias especies del género *Plasmodium*, un parásito que vive en las zonas pantanosas donde se desarrollan los mosquitos del género *Anopheles*. A través de la picadura de estos mosquitos, que actúan como **vectores**, el parásito llega al torrente sanguíneo del ser humano. <figure> <img src="/images/gene-drive/anopheles.jpg" width="50%"> </figure> --- # Vectores Un vector, o vector de transmisión, es un mecanismo, que transmite un agente infeccioso desde los individuos afectados a otros sanos. La mayor parte de los vectores de enfermedades humanas son insectos hematófagos. Sin embargo, también pueden ser medios inanimados como partículas de polvo. <figure> <img src="/images/gene-drive/disease-vector.jpg" width="65%"> </figure> --- # Vectores El mosquito actúa como un vector de la enfermedad del paludismo, transmitiendo el parásito de la malaria *Plasmodium* a los seres humanos. Pero aunque esté parasitado por él, *Plasmodium* es inocuo para el mosquito (hospedador definitivo). Sin embargo, las consecuencias de la enfermedad del paludismo son sufridas por los humanos (hospedador intermediario). --- # Ciclo de la malaria El ciclo se inicia cuando un mosquito portador de la forma infecciosa del plasmodio pica a un humano. Esa forma infecciosa llega por la sangre hasta las células del hígado y allí se multiplica asexualmente hasta romper la célula parasitada y volver de nuevo a la sangre. En la sangre viajan camuflados dentro de los glóbulos rojos, donde vuelven a replicarse asexualmente y maduran dando lugar a gametos masculinos y femeninos. Tras romper el glóbulo rojo quedan libres en la sangre. <figure> <img src="/images/gene-drive/plasmodium-globulos-rojos.jpg" width="65%"> </figure> --- # Ciclo de la malaria Cuando un mosquito no infectado pica a un humano infectado ingiere las formas gaméticas que se fusionan en el intestino del mosquito. Se forma un ooquiste, que contiene muchas formas infectivas, que migra hasta la glándulas salivares del mosquito. Así, cuando pica de nuevo a otro ser humano le transmite el parásito. --- # Ciclo de la malaria <figure> <img src="/images/gene-drive/ciclo-vida-plasmodium.jpg" width="90%"> </figure> --- # Síntomas Los síntomas empiezan con fiebre, escalofríos, sudoración y dolor de cabeza. Además pueden presentarse náuseas, vómitos, tos, heces con sangre, dolores musculares, ictericia, defectos de la coagulación sanguínea, shock, insuficiencia renal o hepática, distrés respiratorio, ruptura esplénica, trastornos del sistema nervioso central y coma. La fiebre y los escalofríos son síntomas cíclicos, repitiéndose cada tercer o cuarto días según la especie parásita. Estos síntomas, que son muy debilitantes, se deben a la gran destrucción de células que ocurre durante el ciclo de desarrollo del parásito. --- # Malaria en España En España la malaria fue conocida como *tercianas* o *fiebre terciana* benigna causada por *Plasmodium vivax* y la maligna causada por el *Plasmodium falciparum*, y fueron endémicas hasta mediados del siglo XX. En 1943 se diagnosticaron unos 400000 casos y se registraron 1307 muertes debidas a la malaria. --- # Malaria en España El último caso autóctono se registró en mayo de 1961. En 1964 España fue declarada libre de malaria y recibió el certificado oficial de erradicación. Sin embargo, cada año se informa de casos procedentes principalmente de inmigrantes y turistas. El crecimiento del número de viajeros a países donde la malaria está presente y los viajes de inmigrantes donde la malaria es endémica aumentan los casos de malaria importada. --- class: middle center # Combatir a la Malaria --- # Desecar los humedales Al principio se sospechaba que era el aire de las zonas húmedas el responsable de las fiebres. Pero desde que se descubrió que la malaria era debida a la picadura de los mosquitos, el afán por desecar los humedales donde se desarrollan llevó a la eliminación de prácticamente el 60% de los existentes en España. <figure> <img src="/images/gene-drive/gallocanta.jpg" width="75%"> </figure> --- # Desecar los humedales Hay que tener en cuenta que, además del enorme daño medioambiental que supone la desecación, en los países afectados en la actualidad la disponibilidad de agua es escasa y eliminar las pocas zonas húmedas que se conservan supondría, a largo plazo, un perjuicio mucho mayor. --- # Insecticidas Con la aparición del DDT, parecía que se iba a conseguir por fin erradicar la enfermedad. De hecho, en los países en los que se utilizó masivamente la incidencia de la malaria llegó a ser realmente baja, e incluso a erradicarse. <figure> <img src="/images/gene-drive/ddt.png" width="45%"> </figure> --- # Insecticidas El gran problema de los insecticidas es su toxicidad ambiental, ya que no se pueden aplicar de forma selectiva y afectan indiscriminadamente a organismos inocuos. Además, algunos, como el DDT, son poco solubles en agua y acaban acumulándose en la grasa de los organismos que los ingieren, de forma que los niveles de toxicidad aumentan al subir en la pirámide de consumidores. <figure> <img src="/images/gene-drive/piramide-trofica.jpg" width="35%"> </figure> --- # Insecticidas En el caso del DDT, los efectos sobre la salud humana, que siempre han sido controvertidos, desaconsejaron su utilización, llegando a prohibirse su uso en muchos países. Aunque para el caso concreto de la malaria se ha pasado de un uso *indiscriminado* sobre los humedales a un uso restringido en los hogares o en las mosquiteras, ya que el DDT tiene efecto residual persistente, lo que permite protección incluso meses después de su aplicación. --- # Insecticidas Pero a parte de los problemas en el medioambiente o en la salud humana, un hecho innegable es la aparición de mosquitos resistentes a los insecticidas, con casos en los que se han vuelto a recuperar en pocos años poblaciones de mosquitos que habían disminuido considerablemente usando DDT y otros insecticidas. <figure> <img src="/images/gene-drive/resistencia-insecticidas.jpg" width="65%"> </figure> --- # Insecticidas Por tanto, la aparición de resistencias dificulta el control de la enfermedad, ya que el tiempo necesario para desarrollar nuevos productos es mucho mayor que el tiempo de aparición de resistencias. La mejor alternativa es la de ir rotando el uso de insecticidas mientras se van desarrollando principios activos más seguros y eficaces. --- # Medicamentos Los medicamentos contra la malaria más comunes son los siguientes: - **Fosfato de cloroquina**, para todos los parásitos sensibles a la sustancia. - Terapias combinadas con **artemisinina**, son una combinación de dos o más fármacos que atacan al parásito de la malaria de diferentes maneras. Se usa para la malaria resistente a la cloroquina. Con ellos se trata de eliminar los parásitos internos del organismo. Aunque mejoran la salud de los afectados no participan en la eliminación de la malaria --- # Medicamentos Un estudio en fase de pruebas está utilizando la **ivermectina**, un medicamento antiparasitario capaz de matar tanto al plasmodio como a los mosquitos que pican a la persona que lo toma, de ese modo se rompe la cadena de transmisión de la enfermedad, en caso de que la persona esté sufriendo malaria. <figure> <img src="/images/gene-drive/ivermectina.jpg" width="50%"> <figure> --- # Vacunas El equipo de Manuel Patarroyo desarrolló a finales de los 80 una vacuna sintética para contenerla, pero sus limitados efectos han impedido que se sigan haciendo estudios adicionales, por lo que se encuentra catalogada como **inactiva** por la OMS. <figure> <img src="/images/gene-drive/manuel-patarroyo.jpg" width="35%"> </figure> --- # Vacunas En 2021 la OMS recomendó el uso de otra vacuna, conocida como RTS,S, después de haber estudiado sus efectos tras la administración en la población infantil de varios Ghana, Kenia y Malaui. La vacuna demostró ser capaz de reducir la mortalidad infantil hasta en un 30%, aunque es necesario seguir utilizando las mosquiteras impregnadas con insecticidas. --- # Mosquiteras El 40% de la población mundial vive en zonas afectadas por la malaria y la única medida efectiva con la que cuentan es la utilización de mosquiteras y redes para protegerse de la picadura mientras se duerme. Pero aunque efectiva, el alcance de la medida es limitado ya que exige un cambio cultural de los habitantes de estas regiones. <figure> <img src="/images/gene-drive/mosquitera-malaria.jpg" width="60%"> </figure> --- # Proyecto de control de la malaria El Proyecto de control de la malaria es un proyecto de computación distribuida para luchar contra la malaria. Nació por iniciativa de un grupo de estudiantes y está supervisado por el Instituto Tropical Suizo (STI) y la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), con el apoyo de la Universidad de Ginebra y varias universidades africanas. <figure> <img src="/images/gene-drive/computacion-distribuida.png" width="60%"></figure> --- # Proyecto de control de la malaria Los resultados se utilizarán para determinar las estrategias para combatir el contagio por mosquitos, la medicación y las vacunas actualmente en desarrollo o experimentación contra la malaria. El objetivo es utilizar la potencia de la computación distribuida mediante donaciones voluntarias de tiempos de procesador para analizar el gran volumen de datos sobre la enfermedad actualmente en espera, para el que se calcula tardarían más de 40 años por medios tradicionales. --- # Proyecto de control de la malaria El propósito es modelar el estado actual de la enfermedad. Los resultados pueden ser utilizados para distribuir mosquiteros, prever campañas de medicación, y desarrollar nuevas vacunas para detener la propagación de la enfermedad. Validar los datos del STI es necesario para simular las intervenciones a gran escala y para eso hace falta una potencia de cálculo muy superior a la del STI. Por eso se crea el proyecto OpenMalaria y malariacontrol.net, que permiten el acceso a los datos del instituto a cualquier investigador del mundo de forma gratuita. --- # Gene drive Según las leyes de la genética mendeliana clásica, si aparece una mutación en algún gen, lo hace en uno de los dos cromosomas homólogos, por lo que la probabilidad de que pase a la descendencia es del 50%. Así, se asegura que en el caso de que la mutación sea deletérea no todos los descendientes la van a heredar. --- # Gene drive Gene drive es un mecanismo natural por el que, en ocasiones, un determinado gen elude esas leyes, de manera que se transmitirá a la descendencia casi en el 100% de los casos. De esta manera, el rasgo asociado al gen se propaga rápidamente en una población. Son los llamados *genes egoístas*. <figure> <img src="/images/gene-drive/gene-drive.jpg" width="85%"> </figure> --- # Gene drive Desde su descubrimiento la posibilidad de utilizarlo para controlar poblaciones silvestres, sobre todo insectos transmisores de enfermedades, ha estado muy presente. Pero la posibilidad de introducir limpiamente la información genética deseada solo ha aparecido con el desarrollo de la tecnología CRISPR/Cas9 <figure> <img src="/images/gene-drive/crispr.png" width="45%"> </figure> --- # CRISPR/Cas9 La herramienta de edición genética CRISPR permite desarrollar gene drives para transmitir genes letales entre los mosquitos portadores de la malaria. La estrategia consiste en introducir el sistema CRISPR junto a la mutación deseada en un cromosoma. CRISPR corta el otro cromosoma del par y copia la mutación introducida, de manera que ahora los dos cromosomas homólogos la tengan. Esto implica que la mutación se transmitirá a la descendencia, donde también sustituirá al alelo del otro progenitor, asegurando la transmisión del rasgo deseado de generación en generación. --- # Gene drive La idea es crear mosquitos macho portadores de una modificación que sea deletérea para las hembras, que son las que pican y pueden transmitir la enfermedad. De esa forma, los huevos que contengan mosquitos hembra no serán viables y se irá reduciendo la población en pocas generaciones, al no haber hembras. --- # Consideraciones éticas Muchos de los esfuerzos para controlar la malaria se centran realmente en controlar al vector. Se trata de matar al mensajero. Ciertamente, el mosquito es uno de los animales más molestos e inútiles desde el punto de vista humano, pero, cabe la posibilidad de que eliminarlo tenga implicaciones no conocidas en los ecosistemas. ¿Es bueno cambiar la naturaleza para amoldarse a las necesidades humanas? --- # Consideraciones éticas Con respecto al gene drive, las principales preocupaciones son que la modificación pudiera propagarse de forma descontrolada, que pudiera desequilibrarse el ecosistema o que esta tecnología pueda utilizarse con fines malintencionados. En 2020, se presentaron dos sistemas para detener potencialmente los gene drives que se introdujeron en poblaciones en la naturaleza mediante la edición del genoma CRISPR-Cas9. Aunque uno de los investigadores principales señaló que esos sistemas no deberían dar una falsa sensación de seguridad para el uso de impulsores genéticos.