Bilim insanları sivri sineklerin genlerini değiştiriyor! Süper sivri sinekler geliyor

Sıtma yayan sivrisinekler gibi birçok böcek, kimyasal spreylere karşı bir tolerans geliştirmiştir. Ya genlerini yeniden başlatabilirsek?

2020’de Covid-19 pandemisi tüm dünyayı kasıp kavururken, Afrika kıtasında 220 milyondan fazla insana sessizce bulaşan başka bir hastalık vardı: sıtma. O yıl, hastalık, çoğu çocuk olan 600.000’den fazla ölüme yol açtı. Plasmodium parazitinin neden olduğu hastalık, enfekte dişi Anopheles sivrisineklerinin ısırıkları yoluyla yayılıyor.

Geçen yaz Dünya Sağlık Örgütü, 5 yaşın altındaki Afrikalı çocuklar için ilk anti-paraziter aşı olan Mosquirix’i önerdi, ancak ciddi hastalıkları önlemede yalnızca yüzde 30 etkili oldu ve bireysel uluslar arasında onaylanması ve dağıtılması uzun yıllar alabilir.

DİRENÇLİ BİR GENİ, NORMAL GENİN FORMUYLA DEĞİŞTİRDİLER

UC San Diego ve Hindistan’daki Tata Genetik ve Toplum Enstitüsü’ndeki araştırmacılar, sıtmayla savaşmak için potansiyel bir yol geliştirdiler: Crispr gen düzenlemesini kullanarak, meyve sineklerindeki insektisite dirençli bir geni, normal genin formuyla değiştirdiler ve değişikliği yaydılar. laboratuvardaki böcekler aracılığıyla. Gen sürücüsü olarak bilinen yaklaşım, Nature Communications’da 12 Ocak’ta yayınlanan bir makalede anlatılıyor ve ekip, bunun sivrisineklere dönüştürülebileceğine inanıyor.

UC San’da hücre ve gelişim biyolojisi profesörü Ethan Bier, “Bu teknolojinin, şu anda karşı karşıya olduğumuz bilmeceye bir çözüm sunduğunu düşünüyorum, bu da 30 yılı aşkın bir süredir yeni bir böcek ilacı kategorisi geliştirilmemesidir” diyor. Diego ve makalenin kıdemli yazarı. “Sivrisinekleri onlara karşı yeniden duyarlı hale getirerek sahip olduklarınızı kullanmaya devam edebilirseniz, bunun çok büyük bir fayda olacağını düşünüyorum.”

Bir gen sürücüsü, bir özelliği bir popülasyonda doğal olarak olacağından daha hızlı yaymak için kalıtım yasalarını geçersiz kılan ve bu geni bir popülasyonun yavrularına zorlayan bir teknoloji türüdür. Bu durumda, değişiklik, gen havuzunu, böceklerin belirli bir pestisit için direnç geliştirmesinden önceki haline yeniden döndürür.

EKİP, İLK İŞLEMİ MEYVE SİNEKLERİ ÜZERİNDE DENEDİ

Grubun gen sürücüsü, Crispr sistemini bir genin istenmeyen varyantını – bu durumda, kdr adı verilen insektisite dirençli bir mutasyonu – ortadan kaldırmaya yönlendiren kılavuz RNA adı verilen bir molekül kullanır. Ebeveynlerden biri genetik bilgisini yavrularına ilettiğinde, Cas9 adlı bir protein kılavuz RNA’ya bağlanır, mutasyona uğramış geni keser ve onu diğer ebeveynin normal varyantı ile değiştirir. Normal varyant daha sonra kopyalanır ve tüm yavrular onu devralır.

Ekip, ilk işlemi meyve sinekleri üzerinde denedi, çünkü sivrisineklerle benzer bir olgunlaşma süresine sahipler ve araştırmacılar, daha önceki deneyler için meyve sineklerine özgü gen düzenleme araçlarını zaten geliştirmişlerdi. Yüzde 83’ünün dirençli varyanta ve yüzde 17’sinin normal versiyona sahip olduğu bir sinek popülasyonu ile başladılar. 10 nesilde, gen sürücüleri bu oranı tersine çevirdi, böylece yüzde 17 dirençli ve yüzde 83 değildi. Meyve sinekleri ve sivrisineklerin her birinin yaklaşık iki haftalık bir yaşam döngüsü vardır, bu nedenle tüm bir böcek popülasyonunu pestisitlere karşı yeniden duyarlı hale getirmek birkaç ay alacaktır.

Bier’in ekibi, stratejinin çok daha az böcek ilacı kullanırken yüksek derecede haşere kontrolü sağlayabileceğini düşünüyor. Gen sürücüleri üzerinde çalışan diğer bilim adamları, pestisit kullanımını tamamen ortadan kaldırmak için teknolojiyi kullanmak istiyor. Bir yol, sivrisinekleri barındırdıkları sıtma parazitini öldürmek için genetik mühendisliği yapmaktı. Bir diğeri sivrisinekleri yok etmeye odaklandı: Erkekleri veya dişileri kısır kılmak için bir gen sürücüsü kullanarak, tüm sivrisinek popülasyonunu makul bir şekilde çökertebilirsiniz.

"İSTENEN BİR GENETİK ÖZELLİĞİ BİRKAÇ NESİL BOYUNCA YAYMAK MÜMKÜN"

Gen sürücülerinin laboratuvar testleri, istenen bir genetik özelliği birkaç nesil boyunca yaymanın mümkün olduğunu göstermiştir. Ancak araştırmalar, bazı sivrisineklerin istenen özelliği miras almaması nedeniyle gen sürücülerine karşı direncin ortaya çıkabileceğini de bulmuştur. Vahşi doğada, direncin ortaya çıkması neredeyse kesindir, yani gen sürücülerinin muhtemelen hala insanları ısırabilecek ve hastalık bulaştırabilecek bazı sivrisinekleri geride bırakacağı anlamına gelir.

Tanzanya’daki Ifakara Sağlık Enstitüsü’nde bilim direktörü olarak görev yapan bir parazitolog ve entomolog olan Fredros Okumu, Bier’in ekibi tarafından test edilen gen sürücüsü türünün, kalan popülasyonu daha kolay hale getirerek bu diğer yaklaşımlardan birinin takibi olarak kullanılabileceğini söylüyor. pestisitlerle hedef alın. Her iki tür gen sürücüsünün de kullanılması “tek başına her iki yöntemin herhangi bir zayıflığına karşı koyabilir” diyor.

Ancak vahşi doğada böcek ilacı direnci karmaşıktır. Onlarca genetik mutasyondan kaynaklanabilir. Okumu, bu stratejinin işe yaraması için bilim adamlarının bir böcek popülasyonunda dirence neden olan kesin genetik mutasyonu bilmeleri gerektiğini söylüyor. Afrika genelinde, birçok Anopheles sivrisinekleri, DDT’yi içeren piretroidler adı verilen bir böcek ilacı sınıfına dirençlidir.

“Bunun gibi bir sistem, yalnızca belirli bireysel gen mutasyonlarının doğrudan gözlemlenebilir direnç özellikleriyle bağlantılı olduğu alanlarda en iyisi olacaktır” diyor.

“Yine de, bunu görmek için şahsen çok heyecanlıyım.”

Tarihin gösterdiği gibi, sivrisinekleri vahşi doğada kontrol etmek kolay değildir. Dang humması, chikungunya, sarı humma ve Zika virüslerini bulaştıran Aedes aegypti sivrisinek alın. Haşere, Amerika Birleşik Devletleri’nin orta Atlantik bölgesinden Güney Amerika’ya kadar uzanan batı yarımkürede yaygındır. Ama her zaman bu kadar yaygın değildi. Yeni Dünya’ya yaklaşık 500 yıl önce, böceği kendi Batı Afrika’dan getiren Avrupa köle gemileriyle geldi.

1950’ler ve 1960’larda, Aedes aegypti, DDT’nin agresif bir şekilde püskürtülmesinden sonra Latin Amerika’da neredeyse yok edildi. Kampanyalar o kadar başarılıydı ki sivrisinek kontrol çabaları azaldı. Ama sonunda, Aedes aegypti yeniden ortaya çıktı.

"MEVSİMSEL OLARAK UYGULANMASI GEREKEBİLİR"

Bier ve diğer bilim adamları, bir gen sürücüsünün tek bir uygulamasının uzun vadede işe yaramayacağı konusunda hemfikirdir. Sivrisinekleri bir bölgede yok edebilseniz bile, Aedes aegypti’nin yolculuğu bize haşerenin dünyanın yarısını dolaşabileceğini, yeni bir yerde ortaya çıkabileceğini ve yeni bir popülasyon oluşturabileceğini gösteriyor. Bier’in ekibinin geliştirdiği gibi bir gen sürücüsünün mevsimsel olarak uygulanması gerekebilir, özellikle bir popülasyonda birden fazla dirençli gen varsa veya yenileri ortaya çıkarsa.

"BÖCEKLERLE OYNAMAYA ÇALIŞTIĞINIZDA ASLA KAZANAMAZSINIZ"

Bier, “Bu gümüş kurşun değil” diyor. “Evrimsel oyunu böceklerle oynamaya çalıştığınızda asla kazanamazsınız.” Ekibi şimdi meyve sineği gen sürücüsünü laboratuvar sivrisineklerine çevirmek için çalışıyor.

Boston Üniversitesi’nde sağlık hukuku ve etik profesörü George Annas, herhangi bir gen sürücüsünün – ister geleneksel her şeyi öldür versiyonu olsun, isterse Bier’in direnci tersine çevirme yaklaşımı olsun – test edilebilmesi için o bölgede yaşayan insanlardan geniş bir halk desteğine ihtiyaç duyacağını söylüyor. bir laboratuvarın dışında. Halkı, bir dizi olumsuz sağlık ve çevresel etkiyle birlikte gelen insektisitleri kullanmaya devam etmek için genetiği değiştirilmiş sivrisinekleri serbest bırakmaya ikna etmek zor olabilir.

Annas, “Pek çok insan böcek ilacı kullanmamamız gerektiğini düşünüyor” diyor. “Böcek öldürücüleri kullanmaya devam edebilmemiz için ağır genetik düzenleme kullanma fikri herkese hitap etmeyecek.”

"SÜPER BİR SİVRİSİNEK GELİŞTİRMEK İHTİMAL DIŞI DEĞİL"

Etikçiler, gen sürücü teknolojisini vahşi doğaya salmanın potansiyel ekolojik etkileri hakkında uzun süredir başka endişeleri dile getirdiler; buna, direncin yeniden bumerang gibi gelmesiyle ilgili endişeler de dahil. Gen sürücüsü araştırması için bir etik kod yazan Annas, araştırmacıların, serbest bırakıldıktan sonra beklenmedik bir şey olursa, bir gen sürücüsünü geri çağırmak veya durdurmak için bir mekanizma geliştirdiğini görmek istiyor. “Süper bir sivrisinek geliştireceğimizi söylemiyorum, ancak bu ihtimal dışı değil” diyor. “Bir gen sürücüsü işleri daha da kötüleştirebilir ve bunu kesinlikle yapmak istemezsiniz.”