La investigación abre la puerta al estudio de los procesos biológicos en insectos no modelo, con posibles implicaciones en salud pública, ecología y en el desarrollo de estrategias innovadoras de control de plagas
Las técnicas de edición genética basadas en CRISPR/Cas9 han revolucionado la investigación biotecnológica en la última década, ya que permiten "cortar y pegar" genes con alta precisión en una amplia gama de organismos. Sin embargo, su aplicación en insectos no modelo como B. germanica se ha enfrentado hasta ahora a importantes limitaciones técnicas.
Ahora, un equipo del Instituto de Biología Evolutiva (IBE), un centro conjunto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Pompeu Fabra (UPF), ha insertado por primera vez un gen estable y heredable en embriones de B. germanica utilizando una nueva herramienta molecular basada en DIPA-CRISPR. Este avance podría arrojar luz sobre los procesos biológicos, genéticos y evolutivos de estos insectos, que son altamente relevantes tanto para estudios evolutivos como para el control de plagas.
Una nueva herramienta molecular que facilita la investigación en insectos no modelo
La manipulación genética de embriones ha sido crucial para estudiar el desarrollo de muchas especies, pero algunos insectos ponen huevos que son difíciles de manipular debido a sus cubiertas duras, frágiles o inaccesibles. Para superar estos obstáculos, en 2022 el equipo del IBE participó en el desarrollo de DIPA-CRISPR, la primera técnica de edición genética capaz de inactivar genes (knock-out) en embriones de cucarachas inyectando "tijeras genéticas" CRISPR en el abdomen de la madre, haciendo que estos cambios sean heredables.
Esta nueva investigación, publicada en Cell Reports Methods, da un paso más allá con la primera inserción genética (knock-in) en embriones de Blattella germanica. Utilizando una estrategia basada en CRISPR, el equipo pudo "cortar" un gen esencial para el desarrollo embrionario (distal-less) y fusionarlo con un gen de proteína fluorescente roja (mCherry), empleando la técnica de reparación dirigida por homología.
“Hemos desarrollado una nueva herramienta molecular simple, robusta y económica que, a diferencia de otros métodos, no requiere modificaciones complejas ni equipamiento especializado, lo que abre la puerta a la generación de proteínas de fusión en insectos no modelo”, comenta Maria Dolors Piulachs, investigadora principal del grupo de Reproducción de insectos del IBE que ha liderado la investigación.
Localizar proteínas en la oscuridad: un avance clave en la investigación de cucarachas
Con la inserción de fluorescencia en distal-less, el estudio ha mostrado la visualización en vivo y en tiempo real de la proteína Dll expresada por este gen en los apéndices en desarrollo y en el sistema nervioso de B. germanica durante la fase embrionaria.
“Hemos confirmado la distribución de una proteína clave para el desarrollo de muchos insectos. Gracias a esta nueva herramienta esperamos estudiar la expresión de diferentes proteínas de las cucarachas sin necesidad de emplear anticuerpos de fluorescencia, una herramienta a menudo inexistente o muy difícil de obtener en insectos no modelo, y bastante más costosa”, comenta Alfonso Ferrández-Roldán, investigador postdoctoral Juan de la Cierva del IBE y primer autor del estudio, quien añade: “ahora podremos resolver y explorar mecanismos de desarrollo de esta especie de interés sanitario y económico, pero también evolutivo”.
La investigación sobre su reproducción, por otra parte, también puede contribuir al desarrollo de nuevas estrategias de control de plagas.
“En el futuro, esta técnica podría aplicarse a otros insectos no modelo y permitir el estudio simultáneo de varios genes con diferentes marcadores fluorescentes”, concluye Piulachs.
Referencia bibliográfica:
A. Ferrández-Roldán and M.-D. Piulachs, "Using DIPA-CRISPR for simple and efficient endogenous protein tagging in insects" (2026). Cell Reports Methods.
