O impulso genético é um processo que promove ou favorece a hereditariedade de determinados genes de uma geração para a seguinte. Desde o início do século XX, os cientistas têm vindo a descobrir vários tipos de elementos genéticos egoístas que estão naturalmente presentes nos genomas de muitas espécies. Estes elementos genéticos naturais têm a capacidade de aumentar a sua própria transmissão face ao resto dos genes presentes no genoma, independentemente da sua presença ser neutra ou mesmo prejudicial para o organismo individual como um todo, demonstrando assim um impulso e tornando-se impulsos genéticos naturais. Entre os exemplos de impulsos genéticos naturais, encontram-se os genes de endonuclease homing que se encontram em todas as formas de vida microbiana, os elementos transponíveis que estão presentes em muitas plantas e animais, e a distorção de segregação meiótica que também existe em várias plantas e animais.

Os impulsos genéticos sintéticos utilizam técnicas da biotecnologia molecular moderna para obter efeitos semelhantes aos observados nos impulsos genéticos naturais num conjunto mais vasto de organismos. Desta forma, os organismos portadores de impulsos genético sintéticos são considerados geneticamente modificados, embora o mecanismo sintético que transportam seja muito semelhante ao de um impulso genético natural. Os impulsos genéticos sintéticos podem ser utilizados para introduzir novas características numa população de organismos, como mosquitos ou ratos, no espaço de apenas algumas gerações.
Para mais informação: https://www.geneconvenevi.org/types-of-gene-drive/

https://www.science.org.au/support/analysis/reports/synthetic-gene-drives-australia-implications-emerging-technologies/appendix

Os mosquitos modificados por impulsos genéticos constituem um tipo de mosquitos geneticamente modificados. Em ambos os casos, os mosquitos das espécies-alvo são modificados utilizando biotecnologia moderna de modo a apresentarem uma ou mais características diferentes dos mosquitos de tipo selvagem (não modificados) da mesma espécie. A diminuição da capacidade dos mosquitos modificados de transmitir doenças como a malária ou a dengue é um exemplo de uma nova caraterística desejável. As modificações podem envolver a alteração da sequência de genes existentes, a desativação ou excisão de genes existentes, ou ainda a introdução de novos genes ou outros elementos genéticos no genoma do mosquito.

Quando não está associado a um impulso genético, um gene (incluindo qualquer modificação genética introduzida) é normalmente transmitido a seus descentes através do acasalamento de mosquitos modificados por mosquitos de tipo selvagem, de acordo com o padrão mendeliano de hereditariedade, segundo o qual cada gene tem 50% de probabilidade de ser transmitido pelo progenitor à geração seguinte. Se o gene ou a modificação genética estiver associado a um custo de aptidão (capacidade competitiva reduzida), a caraterística relacionada irá desaparecer da população ao longo do tempo. Se o custo de aptidão for acentuado, o(s) gene(s) introduzido(s) pode(m) desaparecer rapidamente; seria o caso, por exemplo, se a modificação causasse uma redução da fertilidade nos mosquitos que a portassem.

Quando associada a um impulso genético, a modificação genética é herdada de forma preferencial. O novo traço associado ao gene acaba por se tornar dominante na população, uma vez que mais de 50% (por vezes, quase 100%) da descendência proveniente de cruzamentos entre mosquitos modificados por impulsos genéticos e os seus homólogos de tipo selvagem herdam a modificação.

Para mais informação: http://www.geneconvenevi.org/gene-drive-defined/

A avaliação de riscos é uma parte fundamental do processo de análise de riscos. O conceito de risco contempla tanto a probabilidade como a magnitude do dano decorrente de um perigo identificado (um acontecimento indesejado que pode ter um impacto negativo, ou causar danos). A avaliação de riscos é um processo estruturado e objetivo, que procura identificar os perigos relevantes (identificação e caracterização dos perigos), a probabilidade de ocorrência (avaliação da exposição) e a dimensão das suas consequências (avaliação das consequências). Todos estes fatores facilitarão o entendimento do nível de preocupação adequado a cada perigo.

Para mais informação:

https://bch.cbd.int/protocol/text/

https://www.oie.int/fileadmin/Home/eng/Health_standards/aahc/2010/chapitre_import_risk_analysis.pdf

http://www.fao.org/3/ba0092e/ba0092e00.pdf

A análise de riscos constitui um processo estruturado de identificação, avaliação e gestão de potenciais problemas de forma a alcançar o nível de segurança adequado. Em suma, consiste na identificação dos perigos, avaliação de riscos, gestão de riscos e comunicação de riscos. O processo de análise de riscos inclui:

Identificar os danos que podem resultar da atividade específica que está a ser considerada

Analisar de que forma essa atividade pode causar danos à saúde humana ou animal, ao meio-ambiente ou ao bem-estar socioeconómico
Avaliar a probabilidade de ocorrência de danos e as suas possíveis consequências de acordo com cenários relevantes para as ações planeadas, o que irá caracterizar os riscos associados à atividade em questão
Elaborar planos para evitar ou reduzir quaisquer riscos identificados via gestão de riscos

Comunicar aos decisores e stakeholders envolvidos ao longo de todo o processo para que possam identificar preocupações, contribuir com ideias e tomar decisões sobre a aceitabilidade de quaisquer riscos identificados. O processo culmina com tomada de decisão por parte das autoridades nacionais e dos stakeholders quanto à aceitabilidade de quaisquer riscos remanescentes comparados aos benefícios em potencial.

Para mais informação:

http://www.who.int/publications/i/item/9789240025233

https://www.oie.int/fileadmin/Home/eng/Health_standards/aahc/2010/chapitre_import_risk_analysis.pdf

http://www.fao.org/3/ba0092e/ba0092e00.pdf

O World Mosquito Program desenvolveu uma linhagem única de mosquito Aedes aegypti que está infetada com a bactéria intracelular Wolbachia, sendo esta infeção transmitida dos progenitores para os descendentes. Os mosquitos que contêm Wolbachia têm uma capacidade substancialmente inferior de transmitir a dengue e outros vírus transmitidos por mosquitos. A ferramenta de controlo de vetores do World Mosquito Program demonstrou uma redução significativa da transmissão da dengue durante um ensaio clínico abrangente realizado na Indonésia.

Atualmente, existem pesquisas para compreender se os micróbios que ocorrem naturalmente nos mosquitos Anopheles, como a Wolbachia, podem deixá-los resistentes aos parasitas da malária, prevenindo assim a transmissão da doença. No entanto, é importante notar que as tecnologias baseadas na Wolbachia exigiriam um maior número e liberações de mosquitos infetados com Wolbachia do que as tecnologias de impulso genético autossustentáveis e autolimitantes. Isto pode apresentar limitações operacionais e logísticas para a utilização de tecnologias baseadas na Wolbachia ou noutros simbiontes para combater a malária diante das condições existentes em África.

Para mais informação:

http://www.who.int/publications/i/item/9789240025233

http://www.worldmosquitoprogram.org/

A Oxitec foi a primeira empresa a desenvolver uma variação da Técnica do Inseto Estéril, utilizando mosquitos Aedes aegypti geneticamente modificados que continham genes letais para a geração seguinte. Quando os mosquitos machos foram liberados em grandes quantidades, as fêmeas locais que acasalaram com eles não conseguiram produzir descendentes viáveis, reduzindo o número total de mosquitos Aedes aegypti. Esta ferramenta de primeira geração não tinha como objetivo a permanência da modificação no meio-ambiente depois de sua liberação inicial. A Oxitec desenvolveu agora uma tecnologia de segunda geração através da qual o gene introduzido atua unicamente contra a descendência feminina. Quando estes mosquitos modificados são liberados, apenas os descendentes masculinos sobrevivem para se reproduzirem, sendo que estes machos podem transmitir a modificação para metade dos seus descendentes.

Por vezes, parece haver confusão se este método de biocontrolo genético utiliza o impulso genético, mas a verdade é que não utiliza. Esta tecnologia de segunda geração depende da hereditariedade mendeliana, segundo a qual os genes de um dos progenitores são geralmente transmitidos a cerca de metade dos descendentes de cada geração subsequente. Desta forma, a modificação poderá persistir na população local de mosquitos durante algum tempo, mas o número de mosquitos modificados continuará a diminuir. Em contraste, o objetivo do impulso genético consiste em aumentar o número de mosquitos modificados no seio da população-alvo ao longo do tempo, de modo a assegurar uma melhor sustentabilidade e eficácia em termos de custos.

Para mais informações:

https://www.oxitec.com/en/our-technology

A malária está presente numa enorme área do continente africano, desde o norte da África do Sul até ao extremo sul do deserto do Saara. A eliminação da malária em África tem envolvido e continuará a envolver a utilização de diversas ferramentas. As tecnologias de impulso genético têm o potencial de fornecer um conjunto novo e altamente eficaz de ferramentas complementares e que podem contribuir para a eliminação da doença.

A Técnica do Inseto Estéril e os programas de biocontrolo genético relacionados requerem a criação e liberação contínua de grandes quantidades de insetos para assegurar o controlo de pragas. Embora seja perfeitamente possível que estes programas contribuam para a eliminação da malária nas zonas urbanas, eles são muito menos adequados para lidar com o controlo da malária nas pequenas cidades e aldeias rurais, que são abundantes, remotas e muito dispersadas pelo continente. O potencial para que os efeitos das tecnologias de impulso genético persistam durante períodos mais longos e, em alguns casos, se propaguem dentro e entre espécies específicas de mosquitos transmissores da malária, tornam estas tecnologias ferramentas atrativas para eliminar a transmissão da doença na extensa região afetada.

São utilizadas técnicas de biologia molecular para criar a construção genética que será introduzida no mosquito. A construção é assim micro-injectada num ovo de mosquito, de modo a ser incorporada no ADN do mosquito.

Para mais informação:

Os mosquitos e alguns outros organismos são, potencialmente, excelentes alvos para as tecnologias de impulso genético, uma vez que possuem um tempo de geração curto e muitos descendentes, permitindo que os traços associados ao impulso genético se propaguem rapidamente e produzam o efeito desejado para fins de saúde pública num período de tempo observável. O tempo de geração dos mosquitos é de algumas semanas apenas.

Existem pelo menos três razões pelas quais os sistemas de impulso genético devem ser considerados em vez de outras técnicas de biocontrolo genético:
Os que têm potencial para persistir e propagar-se dentro e entre populações cruzadas do organismo-alvo serão mais adequados para necessidades de controlo que abrangem grandes áreas (a nível nacional ou regional).
Os métodos de biocontrolo genético, como a Técnica do Inseto Estéril e técnicas relacionadas, requerem a criação, transporte e liberação contínuos de grandes quantidades de insetos para manter o controlo do organismo-alvo. A manutenção destes programas ao longo do tempo pode constituir um desafio e exigir muitos recursos. A capacidade de persistência e de propagação das tecnologias de impulso genético pode facilitar a sua aplicação e manutenção, contribuindo para o seu impacto sustentável.
As tecnologias de impulso genético podem ser desenvolvidas para reduzir ou eliminar o organismo-alvo do ambiente local, ou para deixar a espécie-alvo no ambiente, mas alterando-a geneticamente de modo a deixar de representar uma ameaça. Esta flexibilidade é uma caraterística importante das tecnologias de impulso genético.

Existem diversos registos de espécies diferentes de mosquitos que transmitem a malária no mundo, mas nem todos são tão eficazes enquanto vetores, o que faz com que o controlo de algumas seja muito mais impactante do que de outras. Por exemplo, uma das razões pelas quais o Anopheles gambiae s.s. é um vetor tão perigoso da malária humana em África deve-se à sua preferência quase exclusiva por picar seres humanos, enquanto outros vetores tendem a picar também outros animais a fim de obter o sangue necessário para a sua reprodução. Outros membros da família Anopheles gambiae (espécies irmãs) também transmitem a malária, e deve ser relativamente simples aplicar-lhes os mesmos métodos de impulso genético. Espera-se que o controlo desta poderosa família de vetores em África tenha um impacto significativo na transmissão da doença. Uma tecnologia semelhante poderia ser aplicada a outros vetores da malária.

A dengue e várias outras doenças arbovirais são transmitidas principalmente pelos mosquitos Aedes aegypti, então o potencial uso de impulso genético nestes mosquitos poderia também reduzir drasticamente a transmissão dessas doenças.

As tecnologias de mosquitos modificados por impulsos genéticos destinam-se a ser utilizadas em programas integrados de gestão de vetores, em conjunto com outros métodos de controlo. Muitas destas atividades podem ser incorporadas em planos de controlo de doenças existentes, sendo que, neste caso, os programas nacionais de controlo de vetores e doenças podem desempenhar um papel central na operacionalização desses planos. A implementação de tecnologias de mosquitos geneticamente modificados implica análises preparatórias, o desenvolvimento de ferramenta de controlo de vetores específicos para cada local, a implementação/entrega e o trabalho de monitorização e avaliação pós-implementação. Muitas destas funções fazem parte, ou podem ser desenvolvidas, a partir das atividades nacionais existentes de controlo de vetores.

As tecnologias de impulso genético têm o potencial de promover e possibilitar a redução da incidência de doenças transmitidas por mosquitos, como a malária em África e a dengue em muitas partes do mundo, o que resultaria em populações mais saudáveis. As tecnologias de impulso genético estão a ser desenvolvidas para complementar outras ferramentas de controlo de doenças e podem, na realidade, contribuir para que essas ferramentas sejam mais eficazes. Para além dos benefícios diretos para a saúde pública decorrentes da utilização de tecnologias de impulso genético, os que aderem a essas tecnologias podem beneficiar da facilidade de sua implementação e do seu baixo custo, o que contribuiria para a sustentabilidade dos seus efeitos protetores.

O controlo convencional de vetores revelou-se eficaz na redução e, em alguns casos, na eliminação de doenças transmitidas por vetores. A engenharia ambiental (por exemplo, a drenagem de pântanos) e os inseticidas (principalmente o DDT) foram importantes para a eliminação da malária na América do Norte e na Europa Ocidental. Em África, os mosquiteiros tratados com inseticida e uso de inseticidas em espaços interiores reduziram substancialmente o fardo da malária. No entanto, os métodos de controlo baseados em inseticidas são custosos, estão sujeitos ao desenvolvimento de resistência no mosquito, e podem não atingir populações importantes de mosquitos transmissores da doença. O progresso na luta contra a malária estagnou durante os últimos anos, sendo que o problema continua a ser particularmente grave no continente africano. As vantagens teóricas dos mosquitos geneticamente modificados são as seguintes:

Garantir uma proteção que beneficie todas as pessoas que vivem na área em questão, independentemente do seu estatuto socioeconómico ou do acesso a instalações de saúde, e sem impor encargos adicionais ou obrigar as pessoas a modificar seus hábitos.
Afetar diretamente apenas as espécies-alvo, ao contrário do que acontece no caso de inseticidas, tendo assim menos consequências para a biodiversidade.
Alcançar populações de mosquitos e locais de reprodução que são tradicionalmente mais complicados e custosos de combater utilizando estratégias convencionais de controlo de vetores, explorando o comportamento natural dos mosquitos de procurar uns aos outros e encontrar locais de oviposição.
Ser útil tanto em ambientes urbanos como rurais, e independentemente de o vetor estar presente em alta ou baixa densidade.
Assegurar uma proteção contínua em situações em que o fornecimento de outras ferramentas de controlo da malária tenha sido interrompido.

Algumas tecnologias de impulso genético podem ser particularmente sustentáveis, necessitando apenas de algumas liberações de mosquitos com impulsos genéticos para causar impactos significativos e duradouros numa espécie-alvo. Algumas tecnologias de impulso genético podem propagar-se por extensas áreas geográficas que seriam difíceis de alcançar utilizando tecnologias convencionais como os inseticidas. É de esperar que estas características tornem a sua utilização especialmente rentável. Além disso, a proteção contínua proporcionada por mosquitos portadores de genes autossustentáveis pode prevenir a reintrodução de uma doença em regiões onde esta foi eliminada, ou proteger regiões da introdução de novas doenças transmitidas por mosquitos.

Para mais informação:

https://www.who.int/publications/i/item/9789240025233

http://www.who.int/teams/global-malaria-programme/reports/world-malaria-report-2021

Os mosquitos são responsáveis pela transmissão de várias doenças que são fatais e debilitantes para os seres humanos e os animais. Os pesquisadores que se dedicam ao estudo das tecnologias de impulso genético nos mosquitos apontam para várias utilizações possíveis, tais como: 1) prevenir a transmissão dos parasitas da malária em áreas de incidência elevada; 2) prevenir a transmissão de arbovírus responsáveis por doenças como a dengue ou o Zika em regiões com elevada incidência; ou 3) controlar a transmissão da malária aviária que está a ameaçar as frágeis populações de aves nativas em habitats insulares.

Se forem aplicadas com sucesso aos mosquitos, as tecnologias de impulso genético poderão ser utilizadas para reduzir o risco destas doenças através da diminuição das populações de mosquitos portadores de doenças (supressão da população) ou da redução da capacidade dos mosquitos de serem portadores do agente patogénico (substituição ou modificação da população).

Para mais informação:

https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/vector-borne-diseases

http://www.who.int/publications/i/item/9789240025233

https://genedrivenetwork.org/videos#mxYouTubeR88da54c719d7acb5beb6a53f64c5214b-6