W małym badaniu laboratoryjnym z wykorzystaniem narzędzi inżynierii genetycznej brytyjskim naukowcom udało się zlikwidować populację roznoszących malarię komarów. Wszystko dzięki edycji genów odpowiedzialnych za płeć.
Zespół naukowców z Imperial College London zdołał zniszczyć populacje komara z gatunku Anopheles gambiae w zaledwie 7-11 pokoleń. Badacze w eksperymencie zdołali zablokować zdolność reprodukcyjną komarów przy użyciu inżynierii genetycznej. To pierwszy tego typu udany eksperyment na złożonym organizmie.
Technika zastosowana przez badaczy zwana napędem genowym lub nadpisywaniem genów (gene drive), została wykorzystana do selektywnego celowania w gatunki komarów odpowiedzialne za transmisję malarii w Afryce Subsaharyjskiej. Po raz pierwszy napęd genowy był w stanie całkowicie stłumić populację, pokonując problemy, z którymi mierzyły się poprzednie badania.
Na świecie żyje około 3500 gatunków komarów, z których tylko 40 może być nosicielami malarii. Tylko w 2016 roku odnotowano około 216 milionów nowych przypadków malarii, głównie w Afryce i około 445 tys. zgonów, głównie dzieci poniżej piątego roku życia.
- W 2016 roku po raz pierwszy od ponad dwóch dziesięcioleci zanotowano wzrost zachorowań na malarię mimo ogromnych wysiłków i zasobów przeznaczonych na ten cel, co sugeruje, że potrzebujemy więcej narzędzi w tej walce – powiedziała kierująca badaniami profesor Andrea Crisanti z Imperial College London.
Rezultaty badań zostały opublikowane na łamach „Nature Biotechnology”.
Naukowcy przy pomocy techniki edycji genów CRISPR-Cas9 zmodyfikowali gen zwany doublesex, który określa, czy pojedynczy komar rozwinie się jako samiec czy samica. Zespół zaprojektował rozwiązanie do selektywnej zmiany regionu genu doublesex odpowiedzialnego za rozwój samic.
Samce, które nosiły zmodyfikowany gen, nie wykazywały żadnych zmian, podobnie jak samice, ale tylko z jedną kopią zmodyfikowanego genu. Natomiast samice z dwiema kopiami zmodyfikowanego genu wykazywały cechy zarówno męskie, jak i żeńskie. Nie gryzły ani nie składały jaj.
Doświadczenie pokazało, że dzięki technice napędu genowego modyfikacja genetyczna została przekazana potomstwu prawie w 100 proc. przypadków. Po ośmiu pokoleniach nie pojawiły się już żadne samice, a populacja upadła z powodu braku potomstwa. We wcześniejszych próbach ukierunkowane geny rozwinęły mutacje, które pozwoliły genowi spełnić jego funkcję, ale nie do końca były przekazywane potomstwu.
Tak zmodyfikowane genetycznie komary mogą zostać w przyszłości wypuszczone na wolność roznosząc bezpłodność w całej populacji i doprowadzając do jej zagłady.
- Ten przełom pokazuje, że napęd genowy może działać, dając nadzieję w walce z chorobą, która nęka ludzkość od stuleci. Jest jeszcze wiele do zrobienia, zarówno pod względem testowania technologii w większych badaniach laboratoryjnych, jak i pracy z dotkniętymi chorobą krajami, aby ocenić wykonalność takiej interwencji – przyznała Crisanti. Uczona dodała, że do ewentualnego wprowadzenia tego rozwiązania w życie potrzeba jeszcze około 5-10 lat.
- Badania pokazały, że jesteśmy na dobrej drodze. Rozwiązania w zakresie napędów genowych mają potencjał, by pewnego dnia przyspieszyć zwalczanie malarii i przezwyciężyć bariery logistyczne i finansowe w biednych krajach – zaznaczyła Crisanti.
Mimo powodzenia w testach laboratoryjnych zespół badaczy twierdzi, że potrzeba dalszych badań, by potwierdzić stabilność zmodyfikowanego genu w warunkach laboratoryjnych, które naśladują środowiska tropikalne. Wiąże się to z testowaniem technologii na większych populacjach komarów zamkniętych w bardziej realistycznych warunkach, gdzie konkurencja o żywność i inne czynniki ekologiczne mogą zmienić skuteczność techniki lub wywołać jakieś komplikacje.
Należy także zbadać, jak zagłada jednego gatunku w danym obszarze wpłynie na lokalny ekosystem. Trzeba pamiętać, że raz uwolniony do środowiska gen będzie bardzo trudno z niego wycofać. Naukowcy twierdzą, że zmodyfikowany gen nie zagraża innym gatunkom
Gen doublesex jest podobny w całym świecie owadów, co sugeruje, że podobna technologia mogłaby zostać wykorzystana w przyszłości do celowania w inne owady przenoszące choroby.
Źródło: Imperial College London, fot. ellsworth.af.mil
