Um Zika zu bekämpfen, lassen Sie uns genetisch Mücken den altmodischen Weg ändern

Forscher arbeiten an Massenaufzuchttechniken für Aedes-Mücken - ihre Generationszeit beträgt nur 2.5-Wochen. IAEA-Bildbank, CC BY-NC-NDForscher arbeiten an Massenaufzuchttechniken für Aedes-Mücken - ihre Generationszeit beträgt nur 2.5-Wochen. IAEA-Bildbank, CC BY-NC-ND

Die Nähe Panik durch die schnelle Verbreitung dauert ebenfalls 3 Jahre. Das erste Jahr ist das sog. Zika-Virus hat die Frage, wie Moskitos, die menschliche Krankheiten übertragen, am besten bekämpft werden können, zu neuer Dringlichkeit geführt. Aedes aegypti Moskitos beissen Menschen auf der ganzen Welt und verbreiten drei Viruserkrankungen: Dengue, Chikungunya und Zika. Es gibt keine nachweislich wirksamen Impfstoffe oder spezifischen Medikamente zur Behandlung von Patienten nach der Infektion mit diesen Viren.

Moskito-Kontrolle Gegenwärtig ist es die einzige Möglichkeit, sie zu begrenzen. Aber das ist keine leichte Aufgabe. Klassische Bekämpfungsmethoden wie Insektizide sind in Ungnade fallen - Sie können nachteilige Auswirkungen auf die Umwelt haben erhöhen Sie die Insektizidresistenz in verbleibenden Moskito-Populationen. Neu Mückenbekämpfung Methoden sind erforderlich - jetzt.

Die Zeit ist also reif, um einen lang gehegten Traum zu erforschen Vektor-BiologenIch schließe mich der Genetik an, um die Ausbreitung von durch Stechmücken übertragenen Krankheiten zu stoppen oder zu begrenzen. Während die Techniken der Genbearbeitung in den letzten Jahrzehnten dramatisch zugenommen haben, glaube ich, dass wir ältere, erprobte und wahre Methoden übersehen haben, die bei diesen Insekten genauso gut funktionieren könnten. Wir können das Ziel erreichen, Stechmücken zu produzieren, die nicht in der Lage sind, menschliche Krankheitserreger zu übertragen, indem wir selbe Zuchtmethoden anwenden, die Menschen seit Jahrhunderten an anderen Tieren und Pflanzen anwenden.

Techniken auf dem Tisch

Eine klassische Strategie zur Reduzierung von Insektenpopulationen ist gewesen Flut Populationen mit sterilen Männchen - in der Regel durch Bestrahlung erzeugt. Wenn sich Weibchen in der Zielpopulation mit diesen Männchen paaren, produzieren sie keine lebensfähigen Nachkommen - was hoffentlich die Anzahl der Populationen verringert.


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Die moderne Variante dieser Methode besteht darin, transgene Männchen zu erzeugen, die ein dominantes letales Gen tragen, das sie im Wesentlichen steril macht; Nachkommen, die von diesen Männchen gezeugt wurden, sterben spät im Larvenstadium und eliminieren zukünftige Generationen. Diese Methode wurde von der Biotech-Unternehmen Oxitec und ist derzeit in Brasilien verwendet.

Anstatt nur Moskitos zu töten, wäre eine effektivere und nachhaltigere Strategie, sie genetisch zu verändern, so dass sie keine krankmachenden Mikroben mehr übertragen können.

Die leistungsfähige neue CRISPR-Gen-Editier-Technik könnte dazu verwendet werden, Transgene (genetisches Material von einer anderen Art) über eine wilde Population zu bringen. Diese Methode funktioniert gut in Mücken und ist möglicherweise ein Weg zu "Treiben" Transgene in Populationen. CRISPR könnte helfen, schnell ein Gen zu verbreiten, das Resistenz gegen die Übertragung eines Virus verleiht - was Wissenschaftler als Hitzebeständigkeit bezeichnen.

Aber CRISPR ist umstritten, besonders, wenn es auf Menschen angewandt wird, weil die Transgene, die es in ein Individuum einfügt, an seine Nachkommen weitergegeben werden können. Ohne Zweifel würde die Verwendung von CRISPR zur Erzeugung und Freisetzung genetisch veränderter Moskitos in die Natur Kontroversen auslösen. Der amerikanische Direktor für nationale Geheimdienste James Clapper ist so weit gegangen Überspringen CRISPR eine mögliche Waffe der Massenvernichtung.

Aber sind transgene Technologien notwendig, um Moskitopopulationen genetisch zu modifizieren?Beispiele für eine erfolgreiche künstliche Selektion verschiedener Merkmale im Laufe der Jahre. In der Mitte ist eine Karikatur der "Block" -Wissenschaftler, die für Moskitos auswählen möchten, damit sie das Virus nicht weitergeben können. Jeff Powell, Autor zur Verfügung gestellt

Selektive Zucht auf altmodische Art und Weise

Die genetische Veränderung von Populationen dauert seit Jahrhunderten mit großem Erfolg. Dies ist bei fast allen kommerziell nützlichen Pflanzen und Tieren der Fall, die Menschen für Nahrungsmittel oder andere Produkte verwenden, einschließlich Baumwolle und Wolle. Die selektive Züchtung kann immense Veränderungen in den Populationen aufgrund von natürlich vorkommenden Variationen innerhalb der Arten hervorrufen.

Die künstliche Selektion mit dieser natürlichen Variante hat sich vor allem in der Landwirtschaft immer wieder bewährt. Durch die Auswahl von Eltern mit wünschenswerten Eigenschaften (Hühner mit erhöhter Eierproduktion, Schafe mit weicherer Wolle) für mehrere aufeinanderfolgende Generationen kann ein "echter Zuchtstamm" erzeugt werden, der immer die gewünschten Eigenschaften aufweist. Diese können sich vom Vorfahren sehr unterscheiden - denken Sie an alle Hunderassen, die von einem Urwolf stammen.

Bisher gab es nur begrenzte Arbeiten dieser Art getan auf Moskitos. Aber es zeigt, dass es möglich ist, Moskitos mit verminderter Fähigkeit zu wählen, menschliche Krankheitserreger zu übertragen. Anstatt also Transgene anderer Spezies einzuführen, warum sollte man nicht die genetische Variation nutzen, die natürlicherweise in Moskito-Populationen vorhanden ist?

Die Ableitung von Stechmückenstämmen durch künstliche Selektion hat mehrere Vorteile gegenüber transgenen Ansätzen.

  • Alle Kontroversen und potenziellen Risiken in Bezug auf transgene Organismen (GVO) werden vermieden. Wir reden nur über die Verbreitung der natürlich vorkommenden Moskito-Gene in der Population, die wir mögen.
  • Ausgewählte Mücken, die direkt von der Zielpopulation abstammen, wären wahrscheinlich wettbewerbsfähiger, wenn sie in ihre wilde Ecke entlassen werden. Da der neue refraktäre Stamm, der das Virus nicht übertragen kann, nur Gene aus der Zielpopulation trägt, wäre er speziell an die lokale Umgebung angepasst. Labormanipulationen zur Herstellung transgener Mücken sind bekannt Senken Sie ihre Fitness.
  • Indem man mit der lokalen Mückenpopulation anfängt, können Wissenschaftler spezifisch auf die Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Virus-Stamm, der Menschen in diesem Ort gerade infiziert, zurückgreifen. Zum Beispiel gibt es vier verschiedene "Varietäten" des Dengue-Virus, die Serotypen genannt werden. Um die Krankheit zu bekämpfen, müssten die ausgewählten Mücken gegenüber dem zu diesem Zeitpunkt aktiven Serotyp refraktär sein.
  • Es kann möglich sein, nach Mückenstämmen zu selektieren, die mehrere Viren nicht übertragen können. Weil das Gleiche Aedes aegypti Mückenarten übertragen Dengue, Chikungunya und Zika, Menschen, die an Orten leben, die diese Mücke haben, sind gleichzeitig für alle drei Krankheiten gefährdet. Es wurde zwar noch nicht nachgewiesen, aber es besteht kein Grund zu der Annahme, dass eine sorgfältige, gut konzipierte selektive Züchtung keine Stechmücken entwickeln könnte, die nicht in der Lage wären, alle medizinisch relevanten Viren zu verbreiten.

Glücklicherweise Ae. Aegypti ist die einfachste Mücke in Gefangenschaft und hat eine Generationszeit von etwa 2.5 Wochen. Im Gegensatz zu klassischen Pflanzen- und Tierzüchtern, die sich mit Organismen mit Generationen in Jahren befassen, würden 10 Generationen der Auswahl dieser Mücke nur Monate dauern.

Dies soll nicht bedeuten, dass es bei der Verwendung dieses Ansatzes keine Hindernisse gibt. Vielleicht am wichtigsten ist, dass die Gene, die es diesen Insekten schwer machen, Krankheiten zu übertragen, auch einzelne Insekten schwächer oder weniger gesund machen können als die natürliche Zielpopulation. Schließlich konnten die im Labor gezüchteten Mücken und ihre Nachkommen von der wilden Population verdrängt werden. Wir müssen vielleicht fortwährend refraktäre Moskitos freisetzen - das heißt jene, die die fragliche Krankheit nicht gut übertragen können -, um die Selektion gegen die gewünschten refraktären Gene zu überwinden.

Und von Mücken übertragene Krankheitserreger entwickeln sich selbst. Viren können mutieren, um einem genetisch veränderten Mückenblock zu entgehen. Jeder Plan zur genetischen Veränderung von Stechmückenpopulationen muss Notfallpläne für die Entwicklung von Viren oder anderen Krankheitserregern enthalten. Neue Moskitostämme können schnell ausgewählt werden, um die neue Version des Virus zu bekämpfen - keine kostspieligen transgenen Techniken notwendig.

Heute nutzen Pflanzen- und Tierzüchter zunehmend neue Genmanipulationstechniken, um wirtschaftlich wichtige Arten weiter zu verbessern. Dies geschieht jedoch erst, nachdem die traditionelle künstliche Selektion so weit wie möglich zur Verbesserung der Rassen unternommen wurde. Viele Moskito-Biologen schlagen vor, direkt zu den neuesten transgenen Methoden zu gehen, von denen nie gezeigt wurde, dass sie tatsächlich in natürlichen Populationen von Moskitos funktionieren. Sie überspringen einen bewährten, billigeren und weniger kontroversen Ansatz, der zumindest eine Chance erhalten sollte.

Über den Autor

Das GesprächJeffrey Powell, Professor, Yale Universität. Seine Hauptinteressen sind grundlegende Fragen der evolutionären Genetik und der molekularen Evolution, die größtenteils Drosophila als Modellorganismus und die Anwendung von Gentechnologien und -konzepten für Moskitos zur Kontrolle der von ihnen übertragenen Krankheiten nutzen.

Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht am Das Gespräch.. Lies das Original Artikel.

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