Om Zika te bestrijden, laten we genetisch muggen veranderen op de ouderwetse manier

Onderzoekers werken massale opfoktechnieken voor Aedes-muggen uit - hun generatietijd is slechts 2.5-weken. IAEA Imagebank, CC BY-NC-NDOnderzoekers werken massale opfoktechnieken voor Aedes-muggen uit - hun generatietijd is slechts 2.5-weken. IAEA Imagebank, CC BY-NC-ND

De buurt paniek veroorzaakt door de snelle verspreiding van de Zika virus heeft de vraag naar de beste manier om muggen die ziekten overdragen, nieuw leven in te blazen. Aedes aegypti muggen bijten over de hele wereld en verspreiden drie virusziekten: knokkelkoorts, chikungunya en Zika. Er zijn geen bewezen effectieve vaccins of specifieke medicijnen om patiënten te behandelen na het contracteren van deze virussen.

Mug controle is momenteel de enige manier om ze te beperken. Maar dat is geen gemakkelijke taak. Klassieke controlemethoden zoals insecticiden zijn uit de gratie raken - ze kunnen ook nadelige milieu-effecten hebben weerstand tegen insecticiden vergroten in de resterende muggenpopulaties. nieuwe methoden om muggen te bestrijden zijn nodig - nu.

De tijd is rijp om een ​​lang gekoesterde droom te verkennen vector biologen, inclusief ik: om genetica te gebruiken om de verspreiding van door muggen overgedragen ziekten te stoppen of te beperken. Hoewel technologieën voor het bewerken van genen de afgelopen decennia enorm zijn gevorderd, geloof ik dat we oudere, beproefde methoden hebben overgeslagen die net zo goed op deze insecten kunnen werken. We kunnen het doel bereiken van het produceren van muggen die niet in staat zijn menselijke ziekteverwekkers over te brengen met behulp van dezelfde soorten selectieve kweektechnieken die mensen al eeuwenlang gebruiken op andere dieren en planten.

Technieken op tafel

Een klassieke strategie voor het verminderen van insectenpopulaties is geweest overstromingspopulaties met steriele mannen - meestal geproduceerd met behulp van bestraling. Wanneer vrouwen in de doelpopulatie met deze mannetjes paren, produceren ze geen levensvatbare nakomelingen - hopelijk de populatieaantallen.

De moderne draai aan deze methode was het genereren van transgene mannetjes die een dominant dodelijk gen dragen dat ze in wezen steriel maakt; nakomelingen van deze mannetjes sterven laat in het larvale stadium en elimineren toekomstige generaties. Deze methode is afgekondigd door de biotechbedrijf Oxitec en is momenteel gebruikt in Brazilië.

In plaats van alleen muggen te doden, zou een effectievere en blijvende strategie kunnen zijn om ze genetisch te veranderen, zodat ze niet langer een ziekteverwekkende microbe kunnen overbrengen.

De krachtige nieuwe CRISPR-techniek voor het bewerken van genen kan worden gebruikt om transgenen (genetisch materiaal van een andere soort) een wilde populatie over te nemen. Deze methode werkt goed bij muggen en is mogelijk een manier om dit te doen "Aandrijving" transgeneert in populaties. CRISPR zou kunnen helpen om snel een gen te verspreiden dat resistentie tegen de overdracht van een virus verleent - wat wetenschappers refractair noemen.

Maar CRISPR is controversieel, vooral als het op mensen wordt toegepast, omdat de transgenen die het in een persoon inbrengt, aan zijn nakomelingen kunnen worden doorgegeven. Ongetwijfeld zou het gebruik van CRISPR om genetisch gemodificeerde muggen in de natuur te maken en vrij te geven de controverse in de hand werken. De Amerikaanse directeur van de nationale inlichtingendienst, James Clapper, is zover gegaan dub CRISPR een potentieel massavernietigingswapen.

Maar zijn transgene technologieën nodig om muggenpopulaties genetisch te modificeren?Voorbeelden van succesvolle kunstmatige selectie van verschillende eigenschappen door de jaren heen. In het midden staat een cartoon van het 'blok' dat wetenschappers graag willen selecteren in muggen, zodat ze het virus niet kunnen doorgeven. Jeff Powell, auteur verstrekt

Selectief fokken op de ouderwetse manier

Genetische modificatie van populaties is al eeuwen aan de gang met groot succes. Dit is gebeurd voor bijna alle commercieel nuttige planten en dieren die mensen gebruiken voor voedsel of andere producten, waaronder katoen en wol. Selectief fokken kan immense veranderingen in populaties veroorzaken op basis van natuurlijk voorkomende variatie binnen de soort.

Kunstmatige selectie met deze natuurlijke variatie is keer op keer effectief gebleken, vooral in de agrarische wereld. Door voor meerdere opeenvolgende generaties ouders met gewenste eigenschappen (kippen met verhoogde eiproductie, schapen met zachtere wol) te kiezen, kan een "echte fok" -stam worden geproduceerd die altijd de gewenste eigenschappen heeft. Deze kunnen er heel anders uitzien dan de voorouder - denk aan alle rassen van honden afgeleid van een voorouderwolf.

Tot op heden is slechts een beperkt aantal van deze soort geweest gedaan op muggen. Maar het laat wel zien dat het mogelijk is om te kiezen voor muggen met een verminderd vermogen om menselijke ziekteverwekkers over te brengen. Dus in plaats van de introductie van transgenen van andere soorten, waarom zou je dan niet de genetische variatie gebruiken die van nature aanwezig is in muggenpopulaties?

Het afleiden van stammen van muggen door kunstmatige selectie heeft verschillende voordelen ten opzichte van transgene benaderingen.

  • Alle controverse en potentiële risico's rond transgene organismen (GGO's) worden vermeden. We hebben het alleen maar over het verhogen van de prevalentie in de populatie van de van nature voorkomende muggenen die we leuk vinden.
  • Geselecteerde muggen die direct afkomstig zijn van de doelpopulatie zouden waarschijnlijk meer concurrerend zijn wanneer ze worden teruggebracht naar hun uithoek van het wild. Omdat de nieuwe niet-resistente stam die het virus niet kan overbrengen, alleen genen draagt ​​uit de doelpopulatie, zou deze specifiek zijn aangepast aan de lokale omgeving. Laboratoriummanipulaties om transgene muggen te produceren zijn bekend verlaag hun conditie.
  • Door te beginnen met de lokale muggenpopulatie, konden wetenschappers specifiek kiezen voor refractoriness aan de virusstam die mensen infecteerde op het moment in die omgeving. Er zijn bijvoorbeeld vier verschillende "variëteiten" van het denguevirus, serotypen genaamd. Om de ziekte te bestrijden, zouden de geselecteerde muggen ongevoelig moeten zijn voor het serotype dat op dat moment op die plaats actief was.
  • Het kan mogelijk zijn om te selecteren op stammen van muggen die niet in staat zijn om meerdere virussen te verzenden. Omdat hetzelfde Aedes aegypti muggensoorten brengen dengue, chikungunya en Zika over, mensen die op plaatsen leven die deze mug hebben, lopen tegelijkertijd het risico voor alle drie ziektes. Hoewel het nog niet is aangetoond, is er geen reden om aan te nemen dat zorgvuldig, goed ontworpen selectief fokken geen muggen kan ontwikkelen die niet in staat zijn om alle medisch relevante virussen te verspreiden.

Gelukkig, Ae. aegypti is de gemakkelijkste mug om in gevangenschap achter te laten en heeft een generatietijd van ongeveer 2.5 weken. Dus in tegenstelling tot klassieke planten- en dierenfokkers die generaties lang met organismen omgaan, zouden 10-generaties van selectie van deze mug slechts enkele maanden duren.

Dit wil niet zeggen dat er geen obstakels zijn bij het gebruik van deze aanpak. Misschien wel het belangrijkste is dat de genen die het voor deze insecten moeilijk maken om ziekten over te brengen, individuele insecten ook zwakker of minder gezond kunnen maken dan de natuurlijke doelwitpopulatie. Uiteindelijk konden de in het lab gefokte muggen en hun nakomelingen buiten de competitie en verdwijnen van de wilde populatie. Het kan nodig zijn om continu vuurvaste muggen vrij te geven - dat wil zeggen degenen die niet goed zijn in het overbrengen van de ziekte in kwestie - om selectie tegen de gewenste refractaire genen te overwinnen.

En door muggen overgebrachte ziekteverwekkers evolueren zelf. Virussen kunnen muteren om elk genetisch gemodificeerd mosquito-blok te omzeilen. Elk plan om muggenpopulaties genetisch te modificeren, moet voorzien zijn van noodplannen voor wanneer virussen of andere pathogenen zich ontwikkelen. Nieuwe stammen van muggen kunnen snel worden geselecteerd om de nieuwe versie van het virus te bestrijden - er zijn geen kostbare transgene technieken nodig.

Tegenwoordig maken planten- en dierenveredelaars steeds vaker gebruik van nieuwe technieken voor genmanipulatie om economisch belangrijke soorten verder te verbeteren. Maar dit is pas nadat traditionele kunstmatige selectie zo ver is gegaan als het kan om rassen te verbeteren. Veel muggenbiologen stellen voor om direct naar de nieuwste fancy transgene methodologieën te gaan waarvan nog nooit is aangetoond dat ze in natuurlijke populaties muggen werken. Ze overslaan een bewezen, goedkopere en minder controversiële aanpak die op zijn minst een kans moet krijgen.

Over de auteur

The ConversationJeffrey Powell, professor, Yale University. Zijn belangrijkste interesses zijn fundamentele kwesties van evolutionaire genetica en moleculaire evolutie, grotendeels gebruikmakend van Drosophila als een modelorganisme en toepassing van genetische technologieën en concepten op muggen om te helpen bij de beheersing van ziekten die zij overbrengen.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees de originele artikel.

Verwante Boeken

{amazonWS: searchindex = Books; keywords = zika virus; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

volg InnerSelf op

facebook-icontwitter-iconrss-icoon

Ontvang de nieuwste via e-mail

{Emailcloak = off}