Científicos publican el primer atlas celular completo del mosquito Aedes aegypti

El Mosquito Cell Atlas proporciona una resolución a nivel celular de la expresión genética en todos los tejidos del mosquito, desde las antenas hasta las patas. Este conjunto de datos, que ya está disponible gratuitamente para todos los investigadores y público interesado, representa un avance significativo en el estudio de este vector de enfermedades.

"Este es un panorama completo de lo que cada célula del mosquito está haciendo en términos de expresión genética", explica Leslie Vosshall, directora del Laboratorio de Neurogenética y Comportamiento que ha estudiado el Aedes aegypti, también conocido como mosquito de la fiebre amarilla, durante casi dos décadas, según informa phys.org.

El atlas ya ha proporcionado nuevos conocimientos sobre los secretos genéticos del Aedes aegypti, incluyendo tipos celulares novedosos, diferencias sutiles y similitudes inesperadas entre mosquitos machos y hembras, así como los dramáticos cambios en la expresión genética que experimenta el cerebro del mosquito hembra después de alimentarse de sangre.

Nadav Shai, autor principal e investigador tanto en el laboratorio de Vosshall como en el Instituto Médico Howard Hughes, anticipa que este atlas servirá como punto de partida para numerosos descubrimientos. "Creemos que este enorme conjunto de datos realmente impulsará la biología del mosquito", afirma según la fuente consultada.

En los últimos años, los científicos han utilizado la secuenciación unicelular para identificar tipos de células e iluminar patrones de expresión genética en organismos modelo como la mosca de la fruta, el nematodo y el ratón. Los investigadores de mosquitos han seguido este camino pero de manera fragmentada: órgano por órgano, tejido por tejido, en diferentes estudios.

La mayoría de los estudios anteriores se habían centrado en mosquitos hembra, dejando de lado a los machos. "Tanto las hembras como los machos se alimentan de néctar en su vida cotidiana, pero las hembras necesitan sangre para obtener proteínas y desarrollar sus huevos", explica Olivia Goldman, primera autora del estudio, según phys.org.

"Debido a que la hembra es la que propaga todos los patógenos, existe un enorme sesgo hacia el estudio de la biología de la hembra y muy poca información sobre el macho", señala Vosshall. "Así que queríamos ser inclusivos y llenar ese vacío".

Para crear este atlas, el equipo utilizó la secuenciación de ARN de núcleo único (snRNA-seq), que destaca por capturar la biología de todos los tipos de células de insectos en comparación con los enfoques de células individuales. Esto les permitió crear un conjunto de datos de más de 367.000 núcleos de 19 tipos de tejidos de mosquitos seleccionados a través de cinco temas biológicos: segmentos principales del cuerpo; sensación y búsqueda de huéspedes; infección viral; reproducción; y sistema nervioso central.

Entre los hallazgos más sorprendentes está la omnipresencia de neuronas sensoriales polimodales, células superpoderosas que pueden captar una amplia variedad de señales ambientales, incluidas la temperatura y el gusto. Investigaciones previas del laboratorio de Vosshall habían descubierto que las antenas y los palpos maxilares estaban llenos de estas neuronas, pero ahora que pudieron examinar todo el organismo, las encontraron en todas partes, incluidos la nariz, la lengua y las patas.

"Al igual que las antenas y los palpos maxilares, las patas y las partes de la boca tienen herramientas realmente poderosas para detectar el mundo", explica Shai. Estos quimiorreceptores multifuncionales les permiten, entre otras cosas, detectar la dulzura y el agua dulce.

"Poder saborear la dulzura con sus patas puede ser útil para detectar azúcares, que tanto las hembras como los machos necesitan para vivir", añade Shai según la fuente consultada.

Otro descubrimiento revelador se refiere a los cambios cerebrales que acompañan a los cambios de comportamiento. Después de alimentarse, un mosquito hembra pierde todo interés en los humanos y otros huéspedes; su enfoque se convierte en desarrollar y poner huevos.

"¿Cómo se apaga este impulso increíblemente fuerte de picar a las personas?", se pregunta Vosshall. Para averiguarlo, examinaron la expresión genética de los cerebros de mosquitos hembra a las 3, 12, 24 y 48 horas después de alimentarse de sangre. Encontraron cambios dramáticos en la expresión genética en todos los períodos de tiempo, que alcanzaron su punto máximo después de las primeras horas y disminuyeron gradualmente.

Sorprendentemente, estos cambios ocurrieron de una manera completamente inesperada. Las neuronas representan aproximadamente el 90% de las células cerebrales del mosquito, pero fueron las células gliales (células de soporte que representan menos del 10%) las que experimentaron grandes cambios en la expresión genética.

"La glía se reconfigura completamente durante este tiempo cuando las hembras pierden interés en las personas", señala Vosshall. "Esa fue una gran sorpresa", añade Shai. "Es evidencia de que la glía es súper importante no solo para apoyar las células y la función cerebral, sino que también es fisiológicamente relevante para el comportamiento".

Otro hallazgo esclarecedor es que, a pesar de las diferencias morfológicas y de comportamiento documentadas entre mosquitos hembras y machos, su composición celular es en gran parte idéntica, aparte de pequeños grupos de células específicas del sexo y órganos reproductores.

"En general, la mayoría de las células se ven iguales, y los transcritos que expresan son similares", señala Shai. "Sin embargo, eso no significa que la regulación y el nivel de expresión sean los mismos, y esos probablemente impulsan las diferencias".

Una excepción se encontró exclusivamente en la antena masculina, que está en gran parte inexplorada. "Un pequeño grupo de células está marcado por la expresión de un solo gen que no se expresa en ningún tejido femenino", dice Vosshall. "Si no hubiéramos comparado la expresión genética masculina y femenina, nunca los habríamos detectado". Su función aún está por determinar.

El laboratorio de Vosshall utilizará el atlas celular del mosquito para continuar sus investigaciones sobre comportamientos como la búsqueda de huéspedes y la detección del entorno a través del notable conjunto de neuronas sensoriales multifuncionales ampliamente dispersas del Aedes aegypti.

"Este es un recurso global que ha estado abierto a todos desde el inicio del proyecto en 2021, por lo que muchas personas ya lo están utilizando", añade Vosshall. "Estamos emocionados de ver los descubrimientos que surgirán de él".