Att bekämpa Zika, Låt oss genetiskt modifiera myggor Det gammaldags sättet

Forskare arbetar med massuppfödningstekniker för Aedes-myggor - deras generationstid är bara 2.5-veckor. IAEA Imagebank, CC BY-NC-NDForskare arbetar med massuppfödningstekniker för Aedes-myggor - deras generationstid är bara 2.5-veckor. IAEA Imagebank, CC BY-NC-ND

Den närmaste panik orsakad av den snabba spridningen av Zika virus har väckt ny brådska på frågan om hur man bäst kan kontrollera myggor som överför mänskliga sjukdomar. Aedes aegypti myggar bita människor över hela världen och sprider tre virussjukdomar: Dengue, chikungunyaen och Zika. Det finns inga bevisade effektiva vacciner eller specifika läkemedel för att behandla patienter efter att ha kontraherat dessa virus.

Myggkontroll är det enda sättet för närvarande att begränsa dem. Men det är ingen lätt uppgift. Klassiska metoder för kontroll såsom insekticider är faller ur favör - de kan få negativa miljöpåverkan såväl som öka insektsmedelresistens i kvarvarande myggpopulationer. Ny myggkontrollmetoder behövs - nu.

Tiden är mogen för att utforska en långvarig dröm om vektorbiologer, inklusive mig: att använda genetik för att stoppa eller begränsa spridningen av myggburen sjukdomar. Medan genredigeringstekniken har utvecklats dramatiskt under de senaste decennierna, är det min tro att vi har förbisett äldre, beprövade och sanna metoder som kan fungera lika bra på dessa insekter. Vi kan uppnå målet att producera myggor som inte kan överföra mänskliga patogener med samma sorters selektiva avelsteknik som människor har använt i århundraden på andra djur och växter.

Tekniker på bordet

En klassisk strategi för att minska insektspopulationerna har varit översvämningsbefolkningar med sterila män - vanligtvis producerad med bestrålning. När kvinnor i målpopulationen kompisar med dessa män producerar de inga lönsamma avkommor - förhoppningsvis kraschar befolkningsnummer.

Den moderna vridningen på denna metod har varit att generera transgena män som bär en dominerande dödlig gen som i huvudsak gör dem sterila. avkommor som härrör från dessa män dör sent i larvstadiet, vilket eliminerar framtida generationer. Denna metod har promulgerats av bioteknikföretaget Oxitec och är för närvarande används i Brasilien.

I stället för att bara döda myggor skulle en mer effektiv och varaktig strategi vara att genetiskt ändra dem så att de inte längre kan överföra en sjukdomsframkallande mikrobe.

Den kraftfulla nya CRISPR-genredigeringsmetoden skulle kunna användas för att skapa transgener (genetiskt material från en annan art) ta över en vild population. Den här metoden fungerar bra i myggor och är potentiellt ett sätt att "Driva" transgener i populationer. CRISPR kan hjälpa till att snabbt sprida en gen som ger resistens mot överföring av ett virus - vilka forskare kallar refraktoritet.

Men CRISPR har varit kontroversiellt, speciellt som applicerat på människor, eftersom transgenerna som det sätter in i en individ kan överföras till sin avkomma. Det är ingen tvekan om att använda CRISPR för att skapa och släppa genetiskt modifierade myggor i naturen, vilket skulle kunna leda till kontroverser. USA: s direktör för National Intelligence, James Clapper, har gått så långt som till dub CRISPR ett potentiellt massförstörelsevapen.

Men är transgena teknologier nödvändiga för att genetiskt modifiera myggpopulationer?Exempel på framgångsrikt artificiellt urval av olika egenskaper genom åren. I mitten är en tecknad film av "block" forskarna skulle vilja välja i myggor så att de inte kan vidarebefordra viruset. Jeff Powell, författare

Selektiv uppfödning av det gammaldags sättet

Genetisk modifiering av populationer har pågått i århundraden med stor framgång. Detta har inträffat för nästan alla kommersiellt användbara växter och djur som människor använder för mat eller andra produkter, inklusive bomull och ull. Selektiv uppfödning kan producera enorma förändringar i populationer baserat på naturligt förekommande variation inom arten.

Konstgjort urval med denna naturliga variation har visat sig vara effektivt om och om igen, särskilt i jordbruksvärlden. Genom att välja föräldrar med önskvärda egenskaper (kycklingar med ökad äggproduktion, får med mjukare ull) i flera på varandra följande generationer, kan en "sann avel" -stam produceras som alltid kommer att ha de önskade egenskaperna. Dessa kan se mycket annorlunda ut än förfäderna - tänk på alla raser av hundar som härrör från en förfadervarg.

Hittills har endast begränsat arbete av detta slag varit gjort på myggor. Men det visar att det är möjligt att välja för myggor med minskad förmåga att överföra mänskliga patogener. Så varför inte använda den genetiska variationen som naturligt förekommer i myggpopulationer istället för att införa transgener från andra arter?

Avledningsstammar av myggor genom artificiellt urval har flera fördelar gentemot transgena tillvägagångssätt.

  • All kontrovers och potentiella risker kring transgena organismer (GMO) undviks. Vi pratar bara om att öka prevalensen i befolkningen av de naturligt förekommande mygggenerna vi gillar.
  • Utvalda myggor som härrör direkt från målpopulationen skulle sannolikt vara mer konkurrenskraftiga när de släpptes tillbaka till deras vildvidd. Eftersom den nya eldfasta stammen som inte kan överföra viruset bär endast gener från målpopulationen, skulle den vara speciellt anpassad till den lokala miljön. Laboratoriemanipulationer för att framkalla transgena myggor är kända för sänka sin träning.
  • Genom att börja med den lokala myggpopulationen kan forskare välja specifikt för refraktoritet mot virusstammen, som infekterar människor för närvarande i den ort. Till exempel finns det fyra olika "sorter" av dengueviruset kallas serotyper. För att kontrollera sjukdomen skulle de valda myggorna vara eldfasta mot den serotyp som är aktiv på den platsen vid den tiden.
  • Det kan vara möjligt att välja för muskelsstammar som inte kan överföra flera virus. För samma sak Aedes aegypti myggarter överför dengue, chikungunya och zika, människor som bor på platser som har denna mygg är samtidigt i fara för alla tre sjukdomarna. Även om det ännu inte har visats, finns det ingen anledning att tro att noggrann, väl utformad selektiv uppfödning inte kunde utveckla myggor som inte kunde sprida alla medicinskt relevanta virus.

Lyckligtvis Ae. aegypti är den enklaste myggan till baksidan i fångenskap och har en generations tid på cirka 2.5 veckor. Så, till skillnad från klassiska växt- och djuruppfödare som hanterar organismer med generationer i år, skulle 10-generationer av val av denna mygga ta några månader.

Detta innebär inte att det inte finns hinder för att använda detta tillvägagångssätt. Kanske är det viktigaste att generna som gör det svårt för dessa insekter att överföra sjukdomar kan också göra enskilda insekter svagare eller mindre hälsosamma än den naturliga befolkningen. Så småningom kunde de labradiga myggorna och deras avkommor bli utkonkurrerade och blekna från den vilda befolkningen. Vi kan behöva kontinuerligt släppa eldfasta myggor - det vill säga de som inte är bra på att överföra sjukdomen i fråga - för att övervinna valet mot de önskvärda eldfasta generna.

Och myggburen patogener utvecklas själva. Virus kan mutera för att undvika någon genetiskt modifierad myggblock. Varje plan att genetiskt modifiera myggpopulationer måste ha beredskapsplaner på plats för när virus eller andra patogener utvecklas. Nya muskitstammar kan snabbt väljas för att bekämpa den nya versionen av viruset - inga kostsamma transgena tekniker behövs.

Idag använder växt- och djuruppfödare i allt högre grad nya genmanipulationstekniker för att ytterligare förbättra ekonomiskt viktiga arter. Men detta är först efter det att traditionellt konstgjort urval har tagits om så långt som möjligt för att förbättra rasen. Många myggbiologer föreslår att gå direkt till de nyaste snygga transgena metoder som aldrig har visat sig fungera i naturliga populationer av myggor. De hoppar över ett bevisat, billigare och mindre kontroversiellt tillvägagångssätt som åtminstone bör ges ett skott.

Om författaren

AvlyssningenJeffrey Powell, professor, Yale University. Hans huvudintressen är grundläggande frågor om evolutionär genetik och molekylär evolution, som i stor utsträckning använder Drosophila som modellorganismer och tillämpning av genetiska teknologier och begrepp till myggor för att hjälpa till med kontrollen av sjukdomar som de överför.

Den här artikeln publicerades ursprungligen den Avlyssningen. Läs ursprungliga artikeln.

relaterade böcker

{amazonWS: searchindex = Böcker; nyckelord = zika virus; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

följ InnerSelf på

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Få det senaste via e-post

{Emailcloak = off}