For å bekjempe Zika, la oss genetisk modifisere mosquitoes Den gammeldags måten

Forskere trener masseoppdretts teknikker for Aedes mygg - deres generasjonstid er bare 2.5 uker. IAEA Imagebank, CC BY-NC-NDForskere trener masseoppdretts teknikker for Aedes mygg - deres generasjonstid er bare 2.5 uker. IAEA Imagebank, CC BY-NC-ND

Den nærliggende panikk forårsaket av den raske spredningen av Zika virus har tatt ny haster på spørsmålet om hvordan man best kan kontrollere mygg som overfører menneskelige sykdommer. Aedes aegypti mygg biter folk over hele verden, spre tre virus sykdommer: dengue, Chikungunya og Zika. Det er ingen påvist effektive vaksiner eller spesifikke medisiner for å behandle pasienter etter å ha inngått disse virusene.

Myggkontroll er den eneste måten, for tiden, for å begrense dem. Men det er ingen lett oppgave. Klassiske kontrollmetoder som insektsmidler er faller ut av favør - de kan få negative miljøeffekter så vel som øke insektmiddelresistens i gjenværende myggpopulasjoner. Ny Mygg kontroll metoder er nødvendig - nå.

Tiden er moden, derfor å utforske en lang drøm om vektorbiologer, inkludert meg: å bruke genetikk for å stoppe eller begrense spredningen av myggbårne sykdommer. Mens genredigeringsteknologier har avansert dramatisk de siste tiårene, er det min tro på at vi har oversett gamle, prøvde og sanne metoder som kunne fungere like godt på disse insekter. Vi kan oppnå målet om å produsere mygg som ikke er i stand til å overføre humane patogener ved å bruke de samme typene selektive avlsteknikker folk har brukt i århundrer på andre dyr og planter.

Teknikker på bordet

En klassisk strategi for å redusere insektpopulasjoner har vært til flompopulasjoner med sterile hanner - vanligvis produsert ved bestråling. Når kvinner i målpopulanten kompis med disse mennene, produserer de ikke noen levedyktige avkom - forhåpentligvis krasjer befolkningsnumre.

Den moderne vridningen på denne metoden har vært å generere transgene menn som bærer et dominerende dødelig gen som i hovedsak gjør dem sterile; Avkom fra disse mennene dør sent i larvstadiet, og eliminerer fremtidige generasjoner. Denne metoden har blitt utlyst av bioteknologiske selskapet Oxitec og er for tiden brukt i Brasil.

I stedet for å bare drepe mygg, ville en mer effektiv og varig strategi være å genetisk forandre dem, slik at de ikke lenger kan overføre en sykdomsfremkallende mikrobe.

Den kraftige nye CRISPR-genredigeringsteknikken kan brukes til å lage transgene (genetisk materiale fra en annen art) overta en villpopulasjon. Denne metoden fungerer godt i mygg og er potensielt en måte å "Drive" transgene til populasjoner. CRISPR kan hjelpe raskt å spre et gen som gir motstand mot overføring av et virus - hvilke forskere kaller refraktoritet.

Men CRISPR har vært kontroversielt, spesielt som brukt på mennesker, fordi transgene som det legges inn i et individ, kan overføres til sitt avkom. Ingen tvil om å bruke CRISPR til å lage og slippe genetisk modifiserte mygg inn i naturen, ville føre til kontrovers. Den amerikanske direktøren for National Intelligence, James Clapper, har gått så langt til dub CRISPR et potensielt våpen med masseødeleggelse.

Men er transgene teknologier nødvendige for å genetisk modifisere myggpopulasjoner?Eksempler på vellykket kunstig utvelgelse av ulike egenskaper gjennom årene. I sentrum er en tegneserie av "blokk" forskerne vil gjerne velge i mygg, slik at de ikke kan overføre viruset. Jeff Powell, forfatter gitt

Selektiv avl den gammeldags måten

Genetisk modifikasjon av populasjoner har pågått i århundrer med stor suksess. Dette har skjedd for nesten alle kommersielt nyttige planter og dyr som folk bruker til mat eller andre produkter, inkludert bomull og ull. Selektiv avl kan produsere enorme endringer i populasjoner basert på naturlig forekommende variasjon innenfor arten.

Kunstig utvelgelse ved hjelp av denne naturlige variasjonen har vist seg effektiv igjen og igjen, spesielt i landbruksverdenen. Ved å velge foreldre med ønskelige egenskaper (kyllinger med økt eggproduksjon, sau med mykere ull) i flere påfølgende generasjoner, kan en "ekte avl" -stamme produseres som alltid vil ha de ønskede egenskaper. Disse kan se veldig annerledes ut enn forfederen - tenk på alle raser av hunder som er avledet av en forfars ulv.

Hittil har bare begrenset arbeid av denne typen vært gjort på mygg. Men det viser at det er mulig å velge for mygg med redusert evne til å overføre humane patogener. Så ikke i stedet for å innføre transgene fra andre arter, hvorfor ikke bruke den genetiske variasjonen som er naturlig til stede i myggpopulasjoner?

Avledningsstammer av mygg gjennom kunstig seleksjon har flere fordeler i forhold til transgene tilnærminger.

  • All kontroversen og potensielle farer ved transgene organismer (GMO) unngås. Vi snakker bare om å øke forekomsten i befolkningen av de naturlig forekommende mygggenene vi liker.
  • Utvalgte mygg utledet direkte fra målpopulasjonen vil trolig være mer konkurransedyktige når de slippes tilbake til deres hjørne av naturen. Fordi den nye ildfaste stammen som ikke kan overføre viruset, bærer bare gener fra målpopulasjonen, vil den være spesielt tilpasset det lokale miljøet. Laboratorie manipulasjoner for å produsere transgene mygg er kjent for senk deres kondisjon.
  • Ved å starte med den lokale myggpopulasjonen, kunne forskere velge spesifikt for refraktoritet til virusstammen som smittet mennesker for øyeblikket i den lokaliteten. For eksempel er det fire forskjellige "varianter" av dengue-viruset kalt serotyper. For å kontrollere sykdommen, ville de utvalgte myggene være ildfast mot serotypen aktiv på det stedet på den tiden.
  • Det kan være mulig å velge for stammer av mygg som ikke kan overføre flere virus. Fordi det samme Aedes aegypti myggenarter overfører dengue, chikungunya og zika, folk som bor på steder som har denne myggen er samtidig i fare for alle tre sykdommene. Selv om det ennå ikke er påvist, er det ingen grunn til å tro at forsiktig, veldesignet selektiv avl ikke kunne utvikle mygg som ikke kunne spre alle medisinsk relevante virus.

Heldigvis, Ae. aegypti er den enkleste mygggen bakover i fangenskap og har en generasjonstid på omtrent 2.5 uker. Så i motsetning til klassiske plante- og dyreavlere som håndterer organismer med generasjoner i år, vil 10-generasjoner av valg av denne myggen ta bare måneder.

Dette betyr ikke at det ikke kan være hindringer i å bruke denne tilnærmingen. Kanskje det viktigste er at genene som gjør det vanskelig for disse insektene å overføre sykdom, kan også gjøre enkelte insekter svakere eller mindre sunne enn målets naturlige befolkning. Til slutt kan de labrevne myggene og deres avkom utkonkurreres og falme fra den ville befolkningen. Vi må kanskje kontinuerlig frigjøre ildfaste mygg - det vil si de som ikke er gode til å overføre sykdommen i spørsmålet - for å overvinne valg mot de ønskelige ildfaste gener.

Og myggbårne patogener utvikler seg selv. Virus kan mutere for å unngås noen genetisk modifisert myggs blokk. Enhver plan for å genetisk modifisere myggpopulasjoner må ha beredskapsplaner på plass for når virus eller andre patogener utvikler seg. Nye muskeltyper kan raskt velges for å bekjempe den nye versjonen av viruset - ingen kostbare transgene teknikker er nødvendige.

I dag bruker plante- og dyreavlere i økende grad nye genmanipuleringsteknikker for å ytterligere forbedre økonomisk viktige arter. Men dette er først etter at tradisjonelt kunstig utvelgelse har blitt tatt om så langt det kan for å forbedre rasen. Mange myggbiologer foreslår å gå direkte til de nyeste fancy transgene metodene som aldri har blitt vist å faktisk fungere i naturlige populasjoner av mygg. De hopper over en bevist, billigere og mindre kontroversiell tilnærming som i det minste skal gis et skudd.

Om forfatteren

Den ConversationJeffrey Powell, professor, Yale University. Hans hovedinteresser er grunnleggende problemstillinger av evolusjonær genetikk og molekylær evolusjon som i stor grad bruker Drosophila som modellorganisme og anvendelse av genetiske teknologier og konsepter til mygg for å hjelpe til med kontroll av sykdommer de overfører.

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på Den Conversation. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker

{amazonWS: searchindex = Bøker; søkeord = zika virus; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

følg InnerSelf på

facebook-ikonettwitter-iconrss-ikonet

Få den siste via e-post

{Emailcloak = off}