Ce sunt Gene Drives? Cum oamenii de știință se luptă împotriva mosquitosilor morți

Care este cel mai mortal animal de pe pământ? Este o întrebare care îți aduce în minte lei, tigri, rechini și crocodili. Dar răspunsul este un animal care nu are mai mult de 1 cm lungime.

Câteva specii de țânțari, din mii care populează medii diferite, sunt cele mai periculoase animale de pe pământ. Anopheles numai țânțarii, transmit malarie prin muscatura lor și infectează anual peste 200 de milioane de oameni și sunt responsabili pentru 400.000 de decese pe an, din care 70% sunt copii sub vârsta de 5 ani.

Alte specii de țânțari transmit, de asemenea, bolile - dengue, West Nile și Zika - prin mușcătura lor.

Suntem geneticieni la Colegiul Imperial din Londra, care se concentrează pe țânțar și pe rolul său de vector al bolii. Timp de mai mult de 20 de ani, ne-am concentrat pe dezvoltarea de țânțari manipulați genetic. Acest lucru se datorează faptului că decenii de control al malariei ne-au învățat că cea mai eficientă strategie de prevenire a malariei este de a controla țânțarul însuși. Ani de cercetare a condus la dezvoltarea instrumentului genetic final și sofisticat numit "unitate genetică". Atunci când este proiectat corect, el poate elimina populațiile de țânțari adăpostite în cuști în laborator.

A se vedea, de asemenea, cum milioane de mosquitos parazit Ridden crescute de roboți pot lupta împotriva Zika

Noi luptăm împotriva bolilor provocate de țânțari în fiecare zi

Numai țânțarii de sex feminin mușcă oameni. Ei beau sânge uman pentru a aduna substanțe nutritive pentru a-și produce ouăle. În cazul în care țânțarul de sex feminin este infectat cu un virus sau un parazit, acesta va transmite infecția asupra persoanei mușcate. Mai târziu, în cazul în care un țânțar neinfectat musca omul nou infectat, acesta va ridica microorganismul și, de asemenea, va fi capabil să răspândească boala la alte persoane.

Pentru o boală ca malaria, care reprezintă o amenințare pentru aproape jumătate din populația lumii, inițiativele din domeniul sănătății publice au utilizat o varietate de metode pentru a viza parazitul malariei în sine, cum ar fi vaccinurile și medicamentele. Alte metode - inclusiv pesticide, fumigație, plase de pat și îndepărtarea habitatelor țânțarilor - se străduiesc să reducă fie contactul cu țânțarii, fie numărul de țânțari. Dar credem că țintirea țânțarilor este cel mai eficient mod de a reduce cazurile de malarie la nivel mondial.

Acum, în Africa, unde povara malariei este cea mai mare, pulverizarea insecticidului în interior și dormitul sub plase de pat cu insecticid, sunt cele mai eficiente metode de reducere rapidă a transmiterii malariei. Aceste măsuri de control și intervenții au contribuit la reducerea dramatică a sarcinii de malarie în multe locuri. Din 2010, ratele de mortalitate cauzate de malarie au scăzut cu 35% în rândul copiilor sub vârsta de 5 ani.

Cu toate acestea, aceste metode nu sunt durabile și trebuie implementate pe scară largă pentru a-și atinge întregul potențial. Acest lucru a devenit evident între anii 2014 și 2016, care a marcat pentru prima dată din 2010 în care cazurile de malarie au crescut, încălcând tendința de scădere observată în anii precedenți. Tantarii sunt in curs de dezvoltare rezistenta la medicamente antimalarie si insecticide, si ne lipsesc de optiuni si timp.

O nouă abordare

Pentru a realiza eradicarea malariei, cercetătorii din domeniul sănătății publice trebuie să-și modernizeze arsenalul. Pentru a ne îndrepta către acest obiectiv, laboratorul Crisanti de la Colegiul Imperial a lucrat la un plan de a face acest lucru.

Recent, a fost dezvoltată o tehnologie numită CRISPR, care permite oamenilor de știință să editeze ADN-ul cu o mare eficiență. Cercetatorii din intreaga lume folosesc CRISPR pentru a modifica ADN-ul tantarilor cu scopul de a elimina bolile transmise de tantari, cum ar fi malaria. În laboratorul nostru, am dezvoltat ceea ce este probabil cea mai avansată utilizare a tehnologiei propuse vreodată. Se numește "unitate genetică". Acest tip de modificare genetică are capacitatea de a răspândi o trăsătură într-o populație sălbatică, suprimând legile clasice ale eredității.

ADN care este transmis de la un părinte, de la o generație la alta prin legile clasice de ereditate, este moștenit de doar jumătate din descendenții fiecărei generații. Acest lucru păstrează frecvența acelei modificări sau caracteristici genetice în populația țânțarilor la fel.

Unitățile genetice sunt moștenite de mai mult de 50% din descendenți. Acest lucru le oferă posibilitatea de a mări progresiv frecvența unei trăsături pe generațiile ulterioare, ceea ce reprezintă un avantaj față de utilizarea potențială a altor țânțari modificați genetic.

Etica schimbării populațiilor de țânțari sălbatice

Am proiectat o unitate genetică care vizează gene de fertilitate care sunt esențiale pentru dezvoltarea țânțarilor feminini. Când aceste gene sunt întrerupte, insecta feminină nu poate să muște sau să producă urmași.

Avantajul drive-urilor de gene este că putem viza numai Anopheles gambiae specie - unul dintre vectorii primari care transporta această boală în Africa Subsahariană - fără a afecta pe cei care nu.

Când am testat tehnologia noastră în laborator, am reușit să răspândim această trăsătură la 100% din populația țânțarilor din cuști. Consecința producerii țânțarilor normali de sex masculin și a femelelor sterile a fost că am adus populația la zero până la șase luni.

Aceasta este prima dată când o populație a fost suprimată utilizând o unitate de gene, deși în laborator.

Unitatea genetică este o tehnologie genetică rapidă și puternică. Abilitatea de a transforma populațiile naturale fără intervenția constantă a omului le face ideale pentru a suplimenta instrumentele și metodele actuale folosite pentru combaterea bolilor infecțioase și pentru a reduce povara lor economică și ecologică.

Chiar dacă suprimarea populațiilor de țânțari din câmpul de plasă în laborator este o realizare de reper, o eliberare reală de teren a unei unități de gene este de cel puțin un deceniu departe în viitor.

Deoarece se pot răspândi pe cont propriu și pe zone geografice potențial mari, tehnologia ridică preocupări etice potențiale asupra utilizării lor. De exemplu, cine decide când se eliberează o unitate genetică dacă nu se obține un consens total din partea comunităților afectate de aceasta? Aceste probleme sunt dezbatete pe scară largă de către oamenii de știință, etică, autorități de reglementare și cei care pot fi afectați de utilizarea tehnologiei de antrenare a genei.

Cu toate acestea, comunitatea științifică a înregistrat progrese importante în ceea ce privește metodele potențiale de protejare a tehnologiei, inclusiv potențialul pentru desene sau modele care ar limita răspândirea acestora. Decizia finală privind posibilitatea de eliberare a unei unități genetice în sălbăticie trebuie făcută cu acordul țărilor afectate și, în mod special, a comunităților care trăiesc cu aceste boli în fiecare zi.

Acest articol a fost publicat inițial pe Conversația lui Andrea Crisanti și Kyros Kyrou. Citiți articolul original aici.