Geänderte Mücken könnten zur Bekämpfung der Malaria beitragen

Die Mückenart Anopheles gambiae ist einer der Hauptüberträger von gefährlichen Malariaparasiten in Afrika südlich der Sahara, wo 90 Prozent der jährlichen Malaria-Todesfälle auftreten. Malaria infiziert jedes Jahr mehr als 200 Millionen Menschen und verursacht mehr als 430.000 Todesfälle.

Nun hat ein Forscherteam um das Imperial College London genetisch verändert Anopheles gambiae so dass sie ein modifiziertes Gen tragen, das die Eiproduktion bei weiblichen Mücken stört. Sie verwendeten eine Technologie namens "Gen-Antrieb", um sicherzustellen, dass das Gen mit einer beschleunigten Geschwindigkeit an die Nachkommen weitergegeben wird und das Gen im Laufe der Zeit über eine Population verbreitet.

Innerhalb weniger Jahre könnte die Ausbreitung die lokalen Populationen der Malaria tragenden Mückenarten drastisch reduzieren oder eliminieren. Ihre Erkenntnisse sind ein wichtiger Schritt in der Entwicklung neuer Methoden zur Vektorkontrolle.

Normalerweise hat jede Genvariante eine 50-prozentige Chance, von den Eltern an ihre Nachkommen weitergegeben zu werden. In den Experimenten des imperialen Teams mit Anopheles gambiaeDas Gen für Unfruchtbarkeit wurde auf mehr als 90 Prozent der männlichen und weiblichen Mückennachkommen übertragen.

Die Technik verwendet rezessive Gene, so dass viele Mücken nur eine Kopie des Gens erben. Zwei Kopien sind erforderlich, um Unfruchtbarkeit zu verursachen. Das bedeutet, dass Mücken mit nur einer Kopie Träger sind und das Gen über eine Population verbreiten können.

Dies ist das erste Mal, dass die Technik demonstriert wurde Anopheles gambiae. Das Team zielte auf drei verschiedene Fertilitätsgene ab und testete jedes auf seine Eignung für die Beeinflussung einer Moskitopopulation durch Genantrieb. Dies demonstrierte die Stärke und Flexibilität der Technik, die auf eine Reihe von Genen angewendet werden kann. Die Ergebnisse werden heute in der Zeitschrift veröffentlicht Naturbiotechnologie.

"Das Gebiet versucht seit mehr als 100 Jahren, Malaria zu bekämpfen. Wenn diese Technologie erfolgreich ist, kann sie die Übertragung von Malaria erheblich reduzieren", sagte Co-Autorin Professor Andrea Crisanti vom Department of Life Sciences bei Imperial.

"Wie bei jeder neuen Technologie werden wir noch viele weitere Schritte unternehmen, um die Sicherheit des von uns verfolgten Ansatzes zu testen und zu gewährleisten. Es wird noch mindestens 10 Jahre dauern, bis Gen-Drive-Malariamücken ein wirksamer Eingriff sein könnten", fügte hinzu Professor Austin Burt vom Imperial Department of Life Sciences.

Viele aktuelle Maßnahmen zur Bekämpfung der Malaria beruhen auf der Verringerung der Populationen von Malariamücken wie Insektiziden und Bettnetzen. Diese haben sich bei der Eindämmung der Ausbreitung von Malaria als sehr erfolgreich erwiesen. Diese Ansätze sind jedoch mit erheblichen Kosten- und Verteilungsherausforderungen sowie zunehmenden Resistenzproblemen konfrontiert.

Eine Kontrollmaßnahme, die sich auf die genetische Ausbreitung durch eine gezielte Population von Malariamücken stützt, könnte diese Interventionen ergänzen, ohne das Gesundheitsbudget der Länder mit begrenzten Ressourcen dramatisch zu erhöhen.

"Weltweit gibt es rund 3.400 verschiedene Arten von Mücken Anopheles gambiae ist ein wichtiger Überträger von Malaria, es ist nur eine von rund 800 Arten von Mücken in Afrika, so dass die Unterdrückung in bestimmten Gebieten das lokale Ökosystem nicht wesentlich beeinträchtigen dürfte ", sagte Leitautor Dr. Tony Nolan vom Department of Life Sciences von Imperial.

Um den Genantrieb zu testen, identifizierte das Team zunächst drei Gene, die die weibliche Fertilität beeinträchtigten, indem sie die Aktivität von mutmaßlichen Zielgenen störten. Anschließend modifizierten sie die Gene mit der CRISPR / Cas9-Endonuklease, einer Art DNA-Schneidewerkzeug, das auf ganz bestimmte Teile des genetischen Codes abzielt.

Wenn Chromosomen, die diese modifizierten Gene tragen, ohne die Genvariante mit Chromosomen in Kontakt kommen, wird ein Enzym erzeugt, das sie schneidet und eine Pause verursacht. Das gebrochene Chromosom verwendet das Chromosom mit der gewünschten Variante als Vorlage, um sich selbst zu reparieren, und kopiert den Code mit der geänderten Genvariante.

Das Team ist bestrebt, die Expression ihrer Gen-Antriebselemente zu verbessern, aber auch mehr Gene zu finden, die gezielt eingesetzt werden können, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass Mücken Resistenzen gegen die Modifikation entwickeln.

Die Erforschung von Zielgenen hilft den Forschern auch dabei, mehr über die grundlegende Mückenbiologie zu lernen."Wir hoffen, dass andere unsere Technik einsetzen, um zu verstehen, wie Mücken funktionieren, und uns mehr Munition im Kampf gegen Malaria geben", sagte der Erstautor Andrew Hammond, ebenfalls vom Imperial Department of Life Sciences.