Cierres en Massachusetts – Por qué la investigación sobre mosquitos es más importante de lo que crees

El pueblo de Plymouth en Massachusetts ha entrado en un cierre nocturno mientras cierra sus parques y campos. Las autoridades, mientras tanto, están recomendando un toque de queda nocturno al aire libre en respuesta a la encefalitis equina del este (EEE), una enfermedad rara pero potencialmente mortal transmitida por mosquitos. 

Hace un par de semanas, los funcionarios de salud de Massachusetts anunciaron el primer caso humano de la enfermedad desde 2020 en el estado estadounidense. 

El fin de semana pasado, Plymouth declaró el cierre de las instalaciones públicas de recreación al aire libre desde el anochecer hasta el amanecer después de que un caballo fuera infectado con la enfermedad. Otros municipios también están instando a la gente a evitar salir por la noche hasta finales de septiembre después de que las autoridades advirtieran que cuatro ciudades más también están en “riesgo crítico”. 

Se recomienda además a la gente de todo el estado que use repelentes de mosquitos y drene cualquier agua estancada. Esto ocurre después de que un hombre en Oxford contrajera el virus, cuya familia informó “terribles consecuencias físicas y emocionales, independientemente de si la persona logra sobrevivir”, dijo la administradora del municipio, Jennifer Callahan.

La presencia del virus en ‘The Bay State’ se confirmó el mes pasado en una muestra de mosquitos. Las pruebas de muestras de mosquitos en Connecticut y Rhode Island también dieron positivo para EEE. Mientras tanto, se ha reportado un caso humano de EEE tanto en Nueva Jersey como en Vermont este año, además de Massachusetts.

En 2019, el brote en Massachusetts provocó seis muertes de 12 casos confirmados y continuó al año siguiente con casos adicionales.

El Departamento de Salud Pública del estado ha declarado que Massachusetts experimenta un brote de EEE cada 10 a 20 años, y que dura de dos a tres años.

No existen tratamientos ni vacunas para la EEE. Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC), aproximadamente el 30 % de los infectados mueren, y los supervivientes a menudo sufren discapacidades permanentes.

El virus puede causar dolores de cabeza, fiebre, vómitos, diarrea, somnolencia, convulsiones y cambios de comportamiento. Sin embargo, la mayoría de las personas infectadas con la enfermedad no desarrollan síntomas. Además, personas de todas las edades son susceptibles a la EEE, pero los menores de 15 años y los mayores de 50 son los de mayor riesgo.

En EE. UU., solo se reportan unos pocos casos de EEE cada año, según el CDC, comúnmente en los estados de la costa este o del Golfo.

La enfermedad es en realidad prevalente en aves, y aunque los humanos pueden contraerla, no la propagan. Este virus letal suele transmitirse a los humanos a través de la picadura de un mosquito infectado.

Esta no es la primera vez que los mosquitos causan problemas. De hecho, han sido responsables de la muerte de la mitad de la población de la Tierra durante más de 200,000 años.

Como hemos informado en nuestro artículo anterior, los mosquitos, que han estado en este planeta durante más de 100 millones de años, alcanzaron una población masiva de 100 billones en 2019. Se espera que estos números aumenten en el futuro debido a la urbanización y a los esfuerzos inadecuados de control de mosquitos. El cambio climático también está contribuyendo a su crecimiento, ya que los mosquitos prosperan en climas cálidos y húmedos.

Dada su vasta población y su papel en la propagación de enfermedades mortales, es crucial obtener una comprensión más profunda de cómo funcionan los mosquitos y explorar formas efectivas de prevenir estas enfermedades. Y eso es exactamente lo que la investigación más reciente pretende lograr. 

Cómo los mosquitos rastrean a los humanos: el papel de la detección infrarroja

Las enfermedades transmitidas por mosquitos afectan a cientos de millones de personas cada año, y una especie en particular, Aedes aegypti, es el principal vector de los virus que causan fiebre amarilla, chikungunya y Zika. También es responsable del dengue, del cual se reportan más de 100 millones de casos anuales. 

Anopheles gambiae es otra especie de mosquito responsable de propagar el parásito que causa la malaria. Esta enfermedad potencialmente mortal es la causa de más de 400,000 muertes cada año, según la Organización Mundial de la Salud, y ha sido objeto de esfuerzos de tratamiento que han ganado Premios Nobel.

Estas cifras han otorgado a los mosquitos el título de ‘nuestro depredador más mortal’, pero ¿cómo pueden lograrlo? Durante más de un siglo, los científicos han investigado cómo los mosquitos encuentran a sus hospedadores, y se ha descubierto que estos insectos dependen de sus diferentes sentidos a distintas distancias para recopilar información.

Ahora, investigadores de UC Santa Barbara han descubierto una pista importante que ayuda a los mosquitos a localizar a sus hospedadores, incluyendo dónde se encuentran y cómo funciona a nivel bioquímico.

Esta pista es la detección infrarroja. Sí, la misma capacidad que se encuentra en tus cámaras de visión nocturna, misiones espaciales, y que es el componente central del análisis espectral, sensores de llama y analizadores de gases.

Los mosquitos nacen naturalmente con la capacidad de encontrar a sus hospedadores. Ya sabemos que las mosquitas necesitan sangre para el desarrollo de los huevos, e integran múltiples señales como el olor de la piel, señales visuales y CO₂ de la respiración. Todas estas señales se perciben a diferentes distancias.

El último estudio, publicado en Nature, demuestra que existe otra señal más en el arsenal sensorial de Aedes aegypti que utilizan para encontrar a los humanos. Según el estudio, esta especie percibe la radiación infrarroja (IR) que emana de sus objetivos y usa esa información en combinación con otras señales para una navegación de medio alcance altamente eficaz. El estudio señaló:

“La realización de que la radiación infrarroja térmica es una señal direccional de medio alcance sobresaliente amplía nuestra comprensión de cómo los mosquitos son extraordinariamente eficaces al localizar hospedadores.”

El estudio seleccionó Aedes aegypti de un total de aproximadamente 3,500 especies de mosquitos por ser “excepcionalmente hábil en encontrar hospedadores humanos”, y este estudio explica cómo estos mosquitos pueden lograrlo, dijo el coautor principal Nicolas DeBeaubien, investigador postdoctoral en UCSB en el laboratorio del profesor Craig Montell.

Esta especie invasiva de mosquito transmite flavivirus, un virus de ARN transmitido por vectores que causa síntomas de enfermedad potencialmente mortales como fiebre hemorrágica y encefalitis, afectando a una proporción significativa de la población mundial.

En lugar de usar un solo estímulo, que tiende a ser insuficiente para diferenciar a los humanos de otros objetivos, estas especies de mosquitos integran múltiples señales para localizar y navegar hacia los humanos.

Usar una sola señal realmente aumenta la capacidad de respuesta del mosquito a otros estímulos derivados del hospedador. Por ejemplo, detectar el CO₂ exhalado mejora su actividad locomotora, lo que a su vez eleva su capacidad de respuesta a señales visuales. Sin embargo, cada una de estas señales también tiene limitaciones.

Aedes aegypti tiene una agudeza visual pobre, lo que limita su utilidad para discriminar entre hospedadores. Luego están las señales olfativas, cuya eficacia está limitada por el viento o el rápido movimiento del hospedador humano, lo que los desvía de su seguimiento. 

Así que los autores del estudio buscaron qué les permite detectar una señal direccional más fiable y así descubrieron la radiación infrarroja. Cuando los mosquitos están cerca de la superficie de la piel, a una distancia de 10 cm, detectan el calor que se eleva y perciben la temperatura justo al aterrizar. 

Dado que otros animales como las víboras de foseta y los murciélagos vampiro pueden percibir IR térmico de presas cálidas, tenía sentido investigar si los mosquitos Aedes aegypti poseen la misma capacidad.

Para probar esto, se colocaron mosquitas hembras en una jaula con dos zonas. Ambas zonas fueron expuestas a CO₂ a la misma concentración que la respiración humana y olores humanos; sin embargo, una de las zonas también estuvo expuesta a IR de una fuente a temperatura de piel. Los investigadores luego contaron el número de mosquitos que comenzaron a sondear como si buscaran una vena.

Agregar IR térmico de una fuente a 34 ºC duplicó la actividad de búsqueda de hospedador de los insectos, que continuó siendo eficaz hasta 2,5 pies.

“Lo que más me sorprendió de este trabajo fue cuán fuerte resultó ser la señal IR. Una vez que ajustamos todos los parámetros correctamente, los resultados fueron indudablemente claros.”

– DeBeaubien

Mientras que estudios anteriores no notaron que el infrarrojo térmico tuviera algún efecto en el comportamiento de los mosquitos, el autor principal Craig Montell cree que podría deberse a la metodología. Los científicos pueden intentar aislar el efecto del IR térmico presentando solo una señal infrarroja. 

Esto no funciona porque una sola señal por sí sola no estimula la actividad de búsqueda de hospedador del insecto, sino que lo hace “solo en el contexto de otras señales”, dijo Montell, receptor de un Premio NSF Presidential Young Investigator y profesor Duggan y Distinguido de Biología Molecular, Celular y del Desarrollo.

En cuanto a la radiación infrarroja térmica, los mosquitos no pueden detectarla de la misma manera que la luz visible porque la energía del IR es demasiado baja para la activación de las proteínas rodopsina que detectan la luz visible en los ojos de los animales.

Ahora, la pregunta es cómo funciona entonces. Aquí es donde entran en juego las antenas de los mosquitos. Se sabe que las puntas de las antenas poseen neuronas sensibles al calor y cuando el equipo removió estas puntas, descubrieron que al hacerlo también se eliminó la capacidad del insecto para detectar IR.

TRPA1, una proteína sensible a la temperatura, ha sido encontrada en un laboratorio separado como presente en el extremo de una antena. Luego, el equipo de UCSB observó que aquellos sin el gen trpA1 funcional no podían detectar IR.

Así, los mosquitos pueden detectar radiación infrarroja usando TRPA1. Pero eso no es todo. Un par de rodopsinas que son sensibles a pequeños aumentos de temperatura también se expresan en las mismas neuronas antenales que TRPA1, lo que permite a los mosquitos ser exitosos en la detección de IR a larga distancia.

El equipo demostró esto cuando eliminaron TRPA1, lo que eliminó la sensibilidad de los mosquitos al IR. Sin embargo, no fue el caso para los insectos con problemas en cualquiera de sus rodopsinas. Aunque la eliminación de ambas rodopsinas simultáneamente no eliminó completamente su sensibilidad al IR, sí debilitó su sentido de manera significativa.

Los resultados del estudio indican que el IR térmico intenso activa directamente TRPA1 mientras que las rodopsinas (Op1 y Op2) se activan a niveles bajos de IR térmico, lo que luego desencadena indirectamente a TRPA1. Debido a que la temperatura de nuestra piel es constante, la sensibilidad de TRPA1 se potencia, lo que extiende el rango del sensor IR del mosquito a alrededor de 2,5 pies.

Con este descubrimiento, el estudio busca aumentar la posibilidad de desarrollar estrategias para interferir con esta atracción y diseñar cebos más efectivos. Según DeBeaubien:

“A pesar de su diminuto tamaño, los mosquitos son responsables de más muertes humanas que cualquier otro animal. Nuestra investigación mejora la comprensión de cómo los mosquitos apuntan a los humanos y ofrece nuevas posibilidades para controlar la transmisión de enfermedades transmitidas por mosquitos.”

Enfoques innovadores para el control de mosquitos: lo que depara el futuro

Hace aproximadamente un año, otro artículo de investigadores del Instituto de Investigación de la Malaria de Johns Hopkins estudió lbiología de Aedes aegypti. Detallaron los principales factores en la respuesta inmune de Aedes aegypti cuando está infectado con el virus chikungunya, virus del dengue, virus de la fiebre amarilla, virus Mayaro y virus Zika para ayudar a crear mejores formas de reducir la transmisión de virus mortales de mosquito a humano.

Esta especie de mosquito no sucumbe a estos virus cuando está infectada, y como continúan su alimentación normal, terminan transmitiendo su carga viral a nosotros. Lo que mantiene a estos mosquitos saludables a pesar de estar infectados con los virus es la proteína Argonaute 2.

En los mosquitos, la proteína forma parte de un mecanismo antiviral crucial conocido como la vía de ARN interferente pequeño (siRNA), que reconoce y destruye los ARN virales.

Los mosquitos Ae. aegypti que carecen del gen Ago2 tienen su vía siRNA deteriorada, lo que hace que la infección por arbovirus sea más severa. A su vez, la capacidad de los mosquitos para transmitir los virus cayó drásticamente, ya que murieron en pocos días después de ser infectados.

Además de que la vía antiviral siRNA se vea deteriorada, la mayor mortalidad también es causada por defectos en otros dos procesos que dependen de Ago2: reparación del ADN y autofagia. Los mosquitos deficientes en Ago2 expuestos a arbovirus presentaron un daño extenso del ADN, hiper‑infecciones y acumulación de desechos moleculares en células moribundas.

El descubrimiento abre una vía para hacer que los mosquitos sean menos tolerantes y más susceptibles a la infección viral, dañando su capacidad de transmitir la enfermedad.

El equipo ahora está explorando formas de diseñar Ae. aegypti para probar una posible nueva estrategia de control de enfermedades bajo la cual son ingenierizados para enfermarse y sucumbir a la infección de malaria.

Esta investigación también puede ayudar en otros estudios, como encontrar soluciones al problema de la coagulación sanguínea. Como hemos informado anteriormente, los investigadores crearon realmente una molécula sintética para imitar una encontrada en mosquitos, lo cual solo es posible si tenemos una comprensión más profunda de su biología. 

Otro estudio interesante y revelador del mes pasado investigó qué es lo que hace que los mosquitos tengan tanta hambre de sangre humana. ¿Qué mecanismo hay detrás de esto, exactamente? Michael Strand, entomólogo de la Universidad de Georgia en Athens, descubrió que un par de hormonas trabajan juntas para activar o suprimir estos antojos de sangre.

Las hembras consumen sangre para el desarrollo de sus huevos, y una vez que se sacian, pierden el apetito hasta que ponen los huevos.

Durante la investigación, Strand observó que los niveles de F(NPF), una hormona intestinal del mosquito, se dispararon cuando buscaban un hospedador pero cayeron drásticamente una vez que terminaron de alimentarse.

Así que Strand continuó analizando más a fondo las células enteroendocrinas, que producen la hormona intestinal, y encontró que los niveles de NPF aumentaron antes de que los insectos tomaran su comida de sangre y disminuyeron después de seis horas. Los niveles de NPF también dictaban el interés de los insectos en los humanos. No estaban interesados en la sangre humana después de su festín, pero la buscaban inmediatamente después de poner los huevos.

RYamide, otra hormona intestinal, también se encontró que influye en la sed de sangre de los mosquitos. Los niveles de RYamide aumentan a medida que los niveles de NPF disminuyen después de su festín y viceversa. Así, tanto NPF como RYamide juntos fomentan y suprimen la atracción de humanos y otros hospedadores hacia los mosquitos.

Con este descubrimiento, se espera que se desarrollen nuevos métodos y pesticidas para prevenir la reproducción de mosquitos así como la transmisión de enfermedades.

Para reducir la posible propagación de enfermedades mortales, los investigadores incluso están considerando máquinas totalmente automatizadas como una forma libre de químicos para lograrlo. Eliminar mosquitos implica rociar químicos tóxicos a gran escala, lo que termina perjudicando a los humanos y dañando insectos beneficiosos como mariposas y abejas.

Así, los investigadores crearon un dispositivo robótico que puede identificar con precisión y luego usar lentes para clasificar las pupas masculinas y femeninas en grupos separados. El estudio se dirige a especies de mosquitos invasores específicas.

“El aumento del uso de estas técnicas tendrá impactos ambientales muy positivos, ya que el control de mosquitos se basa actualmente principalmente en el uso de pesticidas.”

– The study co-author Jérémy Bouyer

Ahora, veamos dos empresas activamente involucradas en abordar la amenaza de los mosquitos.

#1. Thermo Fisher Scientific 

Thermo Fisher Scientific (TMO ) es un proveedor importante de soluciones científicas avanzadas, ofreciendo herramientas diagnósticas y tecnologías para controlar vectores y gestionar enfermedades transmitidas por mosquitos. Proporcionan equipos esenciales para investigar y rastrear poblaciones de mosquitos y las enfermedades que transmiten, incluyendo Zika, dengue y malaria.

#2. Precigen, Inc. (Previously known as Intrexon Corporation)

Precigen ha desarrollado mosquitos genéticamente modificados destinados a reducir las poblaciones de mosquitos y frenar la transmisión de enfermedades transmitidas por mosquitos. Esto incluye la creación de mosquitos Oxitec, que se han liberado en varias regiones para combatir enfermedades como el dengue y el Zika.

Conclusión 

Los mosquitos son el animal más mortal del mundo, matando a más personas que cualquier otra criatura cada año. Pueden transmitir virus y parásitos que causan enfermedades como dengue, malaria, fiebre amarilla, Zika, chikungunya, virus del Nilo Occidental y filariasis linfática. 

Mientras mil millones de personas se infectan con estos virus, factores como los viajes internacionales, el cambio climático y la urbanización están provocando un aumento de las poblaciones de mosquitos y su propagación a nivel mundial. Esto hace esencial que los científicos continúen comprendiendo a los mosquitos a un nivel más profundo, encuentren formas de reducir su número y ayuden a combatir mejor las enfermedades transmitidas por mosquitos para garantizar un mundo más saludable.

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