Was ist das tödlichste Tier der Welt? Diese Frage erinnert an furchterregende Löwen, Tiger, Haie und Krokodile. Aber die Antwort ist ein Tier, das nicht länger als 1 Zentimeter ist.
Einige von Tausenden Mückenarten, die in verschiedenen Umgebungen leben, sind die tödlichsten Tiere der Erde. Anopheles Mücken allein übertragen Malaria durch ihren Stich und infizieren sich jährlich Mehr als 200 Millionen Menschenund sind verantwortlich für 400,000 Todesfälle pro JahrDavon sind 70-Prozent Kinder unter 5.
Andere Mückenarten übertragen Krankheiten - Dengue-Fieber, West-Nil und Zika - durch ihren Stich.
Wir sind Genetiker am Imperial College in London, die sich mit der Mücke und ihrer Rolle als Überträger von Krankheiten befassen. Seit mehr als 20 Jahren beschäftigen wir uns mit der Entwicklung genetisch manipulierter Mücken. Dies liegt daran, dass uns jahrzehntelange Malariakontrolle gelehrt hat, dass die wirksamste Strategie zur Vorbeugung von Malaria darin besteht, die Mücke selbst zu bekämpfen. Jahrelange Forschung hat zur Entwicklung des ultimativen und hochentwickelten genetischen Werkzeugs mit dem Namen „Gen-Antrieb“ geführt. Wenn es richtig konstruiert ist, können Mückenpopulationen, die sich in Käfigen im Labor befinden, eliminiert werden.
Wir bekämpfen jeden Tag durch Mücken übertragene Krankheiten
Nur weibliche Mücken beißen Menschen. Sie trinken menschliches Blut, um Nährstoffe für die Herstellung ihrer Eier zu sammeln. Wenn die weibliche Mücke mit einem Virus oder einem Parasiten infiziert ist, es wird die Infektion passieren auf die gebissene Person. Wenn später eine nicht infizierte Mücke den neu infizierten Menschen beißt, nimmt sie den Mikroorganismus auf und kann die Krankheit auch auf andere Personen übertragen.
Für eine Krankheit wie Malaria, die für fast die Hälfte der Weltbevölkerung eine Bedrohung darstellt, haben Initiativen im Bereich der öffentlichen Gesundheit verschiedene Methoden angewendet, um den Malariaparasiten selbst zu bekämpfen, wie Impfstoffe und Medikamente. Andere Methoden - einschließlich Pestiziden, Begasung, Bettnetzen und Entfernung der Lebensräume von Mücken - zielen darauf ab, den Kontakt mit oder die Anzahl von Mücken zu verringern. Aber wir glauben das auf die Mücke zielen ist der effektivste Weg, um Malariafälle weltweit zu reduzieren.
Jetzt in Afrika, wo die Malariabelastung am höchsten istDas Versprühen von Insektiziden in Innenräumen und das Schlafen unter mit Insektiziden versehenen Bettnetzen sind die wirksamsten Methoden, um die Malariaübertragung schnell zu verringern. Diese Kontrollmaßnahmen und Eingriffe haben vielerorts dazu beigetragen, die Malariabelastung drastisch zu reduzieren. Da 2010 die Sterblichkeitsraten durch Malaria sind bei Kindern unter 35 um 5 Prozent gesunken.
Diese Methoden sind jedoch nicht nachhaltig und müssen in großem Umfang umgesetzt werden, um ihr volles Potenzial auszuschöpfen. Dies wurde zwischen 2014 und 2016 deutlich, was das erste Mal seit 2010 war, in dem Malariafälle haben zugenommenden in den Jahren zuvor beobachteten rückläufigen Trend zu brechen. Mücken entwickeln sich Resistenz gegen Malariamedikamente und Insektizide, und uns gehen die Möglichkeiten und die Zeit aus.
Ein neuer Ansatz
Um die Ausrottung der Malaria zu erreichen, müssen Forscher des öffentlichen Gesundheitswesens unser Arsenal aufrüsten. Um diesem Ziel näher zu kommen, haben wir die Crisanti Labor hier am Imperial College, haben an einem Plan gearbeitet, um genau das zu tun.
Kürzlich wurde eine Technologie genannt CRISPR hat wurde entwickelt, mit dem Wissenschaftler DNA mit großer Effizienz bearbeiten können. Forscher auf der ganzen Welt verwenden CRISPR, um Moskito-DNA mit dem Ziel zu modifizieren, durch Mücken übertragene Krankheiten wie Malaria zu eliminieren. In unserem Labor haben wir das entwickelt, was vielleicht am meisten ist advanced Nutzung der jemals vorgeschlagenen Technologie. Es wird "Gen-Antrieb" genannt. Diese Art der genetischen Veränderung hat die Fähigkeit, ein Merkmal in einer wilden Population zu verbreiten und die klassischen Gesetze der Vererbung außer Kraft zu setzen.
DNA, die von einem Elternteil über die klassischen Vererbungsgesetze von einer Generation zur nächsten übertragen wird, wird nur von der Hälfte der Nachkommen jeder Generation vererbt. Dadurch bleibt die Häufigkeit dieser genetischen Veränderung oder dieses genetischen Merkmals in der Mückenpopulation gleich.
Gen-Antriebe werden von mehr als 50 Prozent der Nachkommen vererbt. Dies gibt ihnen die Möglichkeit, die Häufigkeit eines Merkmals über nachfolgende Generationen hinweg schrittweise zu erhöhen, was einen Vorteil gegenüber dem potenziellen Einsatz anderer gentechnisch veränderter Mücken darstellt.
Ethik der Veränderung wilder Mückenpopulationen
Wir haben entwarf einen Gen-Antrieb das zielt auf Fruchtbarkeitsgene ab, die sind essentiell für die Entwicklung der weiblichen Mücke. Wenn diese Gene gestört sind, kann das weibliche Insekt weder beißen noch Nachkommen zeugen.
Der Vorteil von Gen-Antrieben ist, dass wir nur das anvisieren können Anopheles gambiae Arten - einer der primären Überträger der Krankheit in Afrika südlich der Sahara - ohne die zu beeinträchtigen, die dies nicht tun.
Als wir unsere Technologie im Labor testeten, konnten wir dieses Merkmal auf 100 Prozent der Moskitopopulation in den Käfigen übertragen. Die Folge der Produktion normaler männlicher Mücken und steriler weiblicher Tiere war, dass wir die Population innerhalb von sechs Monaten auf Null sanken ließen.
Dies ist das erste Mal, dass eine Population mithilfe eines Gen-Laufwerks unterdrückt wurde, allerdings im Labor.
Gene Drive ist ein schnelllebige und leistungsfähige Gentechnologie. Die Fähigkeit, natürliche Populationen ohne ständige menschliche Eingriffe zu transformieren, macht sie ideal, um die derzeitigen Instrumente und Methoden zur Bekämpfung von Infektionskrankheiten zu ergänzen und ihre wirtschaftliche und ökologische Belastung zu verringern.
Auch wenn die Unterdrückung von Stechmückenpopulationen im Labor ein Meilenstein ist, ist die tatsächliche Freisetzung eines Gen-Laufwerks in der Zukunft noch mindestens ein Jahrzehnt entfernt.
Da sie sich allein und in potenziell großen geografischen Gebieten ausbreiten können, wirft die Technologie potenzielle ethische Bedenken hinsichtlich ihrer Verwendung auf. Wer entscheidet zum Beispiel, wann ein Gen-Antrieb freigesetzt wird, wenn kein vollständiger Konsens der betroffenen Gemeinden erzielt wird? Diese Probleme sind weit verbreitet diskutiert von Wissenschaftlern, Ethikern, Aufsichtsbehörden und Personen, die möglicherweise von der Verwendung der Gentechnologie betroffen sind.
Trotzdem hat die Wissenschaftsgemeinschaft große Fortschritte in Bezug auf mögliche Methoden gemacht Sicherung die Technologie, einschließlich des Potenzials für Designs das würde ihre Verbreitung begrenzen. Die endgültige Entscheidung, ob ein Gen-Antrieb in freier Wildbahn freigesetzt werden kann, muss mit Zustimmung der betroffenen Länder und insbesondere der Gemeinden getroffen werden, die täglich mit diesen Krankheiten leben.
Autoren: Andrea Crisanti, Professor für Molekulare Parasitologie, Imperial College London und Kyros Kyrou, Doktorand, Imperial College London
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