Kampf gegen Malaria mit Pilzen: Biologen-Ingenieur A Fungus To Be Deadlier To Mosquitoes

Kampf gegen Malaria mit Pilzen: Biologen-Ingenieur A Fungus To Be Deadlier To Mosquitoes Sprühinsektizid gegen Mücken: Mücken sind Überträger vieler verheerender Krankheiten wie Malaria. Sukjanya / Shutterstock.com

Bettnetze. Insektizide. Sterile und gentechnisch veränderte Insekten. Jetzt fügen Wissenschaftler ein gentechnisch veränderter giftiger Pilz zum Arsenal der Waffen, zum der Moskitos auszurotten, die den Malariaparasiten tragen.

Obwohl Insektizide und mit Insektiziden versehene Moskitonetze bei weitem die beiden am häufigsten angewandten Strategien sind, haben sie die Zahl der Infektionen und Todesfälle wirksam gesenkt. Die weltweite Malariabelastung ist in den letzten Jahren nicht gesunken. In 2017, 219 Millionen Menschen wurden mit Malaria infiziert und ein geschätzter 435,000 starb. Das ist, weil Mücken entwickeln eine Resistenz gegen Insektizide.

Kampf gegen Malaria mit Pilzen: Biologen-Ingenieur A Fungus To Be Deadlier To Mosquitoes An Anopheles Mücke, die eine Blutmahlzeit von einem menschlichen Wirt nimmt. Während dieser Blutmahlzeiten übertragen Mücken Malaria auf den Menschen. CDC

Die rasche Entwicklung von Resistenzen ist ein häufiges und wiederkehrendes Thema in unseren Wettrüsten gegen Malaria übertragende Mücken sowie gegen Schädlinge und Krankheitserreger im Allgemeinen. Im Laufe der Zeit, Organismen mutieren und entwickeln Resistenzen zu jeder neuen Droge, die verwendet wird, um sie zu töten. Kein Wunder, dass Menschen immer auf der Seite der Verlierer stehen. Deshalb wird eine neue Waffe benötigt. Und der neueste ist ein Mörderpilz.

Mörder mit Mördern bekämpfen

Als Evolutionsbiologe, der Pilze untersuchtIch bin mit der Fähigkeit dieser Organismen vertraut, bei verschiedenen Menschen verheerende Krankheiten zu verursachen Pflanzen und Tiere, einschließlich Menschen. Während viele Pilzpathogene ein breites Spektrum von Wirten infizieren, andere können nur einige wenige angreifen.

Diese Erkenntnis hat Wissenschaftler zu einer neuen Strategie zur Bekämpfung von Malaria geführt: Infizieren und töten Sie krankheitsübertragende Mücken mit Pilzpathogenen, denen sie in der Natur begegnen. Dies ist nicht das erste Mal, dass Pilze bewaffnet wurden. In der Tat ist dies genau die Strategie hinter dem sehr erfolgreichen biologischen Pestizid, Grüner Muskel, die Heuschrecken und Heuschrecken auf der ganzen Welt tötet.

Mücken mit ihren natürlichen Krankheitserregern infizieren - wie die krankheitserregenden Pilze aus der Gattung Metarhizium - ist eine besonders attraktive Strategie, da im Gegensatz zu bakteriellen oder viralen Krankheitserregern Pilze können Mücken infizieren, indem sie einfach mit ihnen in Kontakt kommen und müssen nicht eingenommen werden. Außerdem sind Pilze im Allgemeinen umweltfreundlicher als herkömmliche chemische Insektizide. Aber funktioniert diese Strategie?

Vor fünfzehn Jahren, Ein Feldversuch im ländlichen Tansania hat gezeigt, dass dies möglich ist. Durch das Aufhängen von Baumwolltüchern, die mit insektenbekämpfenden Pilzen beimpft waren, an die Decke von Häusern, in denen sich Mücken aufhalten, wurde ein Drittel der Mücken infiziert. Nach Malaria-Übertragungsmodellen liegt eine solche Infektionsrate vor könnte Malariafälle um 75% reduzieren.

Aber Metarhizium Pilze, wie der tansanische Feldversuch zeigtesind nicht immer in der Lage, ihre Mückenwirte zu infizieren. Und Pilzinfektionen benötigen in der Regel mehrere Tage, um Mücken abzutöten. Im Labor benötigen Pilze je nach Dosis durchschnittlich sieben bis neun Tage, um die Mücken abzutöten. Brian Lovett, ein Doktorand arbeitet in Ray St. Legers Labor, und Etienne Bilgo, ein Post-Doktorand arbeitet mit Entomologe Abdoulaye DiabateIch dachte, sie könnten mehr Mücken infizieren und sie schneller töten.

Wie? Durch die Verwendung von gentechnisch veränderten Pilzen, die ein Toxin namens „Hybrid“ produzieren, das speziell das Nervensystem von Arthropoden angreift, einer Gruppe, zu der Insekten und ihre Verwandten wie Spinnen und Krebstiere gehören. Vorherige Laborexperimente in 2017 durch dasselbe Team hatten dies bereits gezeigt Diese gentechnisch veränderten Pilze töteten Mücken schneller als unveränderte.

Die große Frage war nun, ob es in der Natur funktioniert.

Kampf gegen Malaria mit Pilzen: Biologen-Ingenieur A Fungus To Be Deadlier To Mosquitoes Das MosquitoSphere-Team besteht aus Autoren der Zeitung und lokalen Freiwilligen aus Soumousso, Burkina Faso. Hintere Reihe (von links nach rechts): Etienne Bilgo, Oliver Zida, Bema Ouattara; Mittlere Reihe: Boureima Saré, Judicael Zida, Brian Lovett, Moussa Ouattara, Michaelou Sanfo und Bamory Ouattara; Erste Reihe: Yaya Ouattara und Jacques Gnambani. Brian Lovett, CC BY-SA

GV-Pilze töten Mücken schneller ab und bringen die Bevölkerung zum Absturz

Um das Risiko von Feldversuchen zu verringern, testeten Lovett und Bilgo ihren gentechnisch veränderten Pilz imMoskitosphäre, “Ein großes, speziell entwickeltes abgeschirmtes Feld, das genau auf die Außenbedingungen in Soumousso, Burkina Faso, abgestimmt ist. Durch das Aufstellen von Hütten mit Baumwolltüchern, die Sporen von gentechnisch veränderten Toxinen enthielten Metarhizium Lovett und Bilgo stellten fest, dass sowohl Pilze als auch solche mit nicht modifizierten Pilzen als Kontrolle 70% bis 80% der Mücken in beiden Hüttentypen infiziert waren. Aber Mücken in Hütten mit gentechnisch veränderten Pilzen starben innerhalb von durchschnittlich fünf Tagen, während Mücken in Hütten mit unveränderten Pilzen nach fast neun Tagen starben.

Kampf gegen Malaria mit Pilzen: Biologen-Ingenieur A Fungus To Be Deadlier To Mosquitoes Die Hütten von MosquitoSphere in Soumousso, Burkina Faso, wo die Experimente mit gentechnisch veränderten tödlichen Pilzen stattfanden. Brian Lovett

Bei der Untersuchung, wie sich die Mückenpopulationen im Laufe der Zeit entwickelten, entdeckten sie dies ebenfalls GV-Pilze infizierten mehrere Generationen von Mücken. In einem Gehege mit gentechnisch veränderten Pilzen brach eine anfängliche Population von 1,500-Mücken nach anderthalb Monaten auf nur noch 13 zusammen.

Versprechen und Risiken

Durch die genetische Bewaffnung eines bereits tödlichen Pilzpathogens mit einem starken Toxin konnten die Ermittler die Population der Mücken in einem Teil der Welt, in dem Malaria endemisch ist und Mücken gegen chemische Insektizide resistent sind, drastisch reduzieren.

Es ist dringend erforderlich, die Übertragung von Malaria einzudämmen, insbesondere in Afrika südlich der Sahara 92% der Fälle und 93% der Todesfälle auftreten. Zusammen ist die US Environmental Protection Agency Zulassung des Hybridtoxins unter dem Handelsnamen Versitude und der Genehmigung der Verwendung von unmodifizierten Metarhizium Pilze als „Biopestizid“ in mehreren afrikanischen Ländern könnten den Weg ebnen, um grünes Licht für den Einsatz gentechnisch veränderter Pflanzen zu geben Metarhizium Pilze im Kampf gegen Malaria.

Auf der anderen Seite wirft die Freisetzung von Pilzen, die ein tödliches Insektentoxin tragen, Bedenken hinsichtlich einer unbeabsichtigten Schädigung von „nicht zielgerichteten“ Insekten auf. Metarhizium Pilze infizieren nur eine kleine Anzahl von Insekten und Experimente, bei denen keine Insekten anvisiert werdenB. Honigbienen, wurden sowohl mit gentechnisch veränderten als auch mit nicht veränderten Pilzen infiziert, die das Überleben der Bienen nicht beeinflussten. Selbst wenn das Gen in Pilze eindringen würde, die den Menschen infizieren - ein höchst unwahrscheinliches Szenario - hätte es keine Auswirkungen auf uns, da das Toxin nur bei Insekten wirkt.

Einschränkung der Ausbreitung des Gens, das das Hybridtoxin in anderen Organismen als Metarhizium Pilze sind ein weiteres potenzielles Problem. Eine Sicherheitsvorkehrung könnte sein, hinzuzufügen genetische Schalter, die das Überleben verringern des Pilzes außerhalb des Innenraumklimas. Es gibt aber auch einige inhärente Merkmale von Metarhizium Pilze - wie ihre großen Sporen, die nicht in der Luft sind und gegen ultraviolettes Licht empfindlich sind -, die die Wahrscheinlichkeit der Ausbreitung verringern.

Diese vielversprechende Strategie, Mücken im Wesentlichen mit gentechnisch veränderten Pilzen zu vergiften, ist nicht garantiert. Mücken könnten dagegen Widerstand leisten. Aber mit Hunderttausenden von Menschen, die jedes Jahr in diesem tödlichen Spiel gegen Krankheitserreger sterben, ist die einzige Gewissheit, dass wir wie unsere Gegner auch unsere Strategien weiterentwickeln müssen.Das Gespräch

Über den Autor

Antonis Rokas, Cornelius Vanderbilt-Lehrstuhl für Biowissenschaften und Professor für Biowissenschaften und Biomedizinische Informatik, Vanderbilt University

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

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