Hier ist der Plan, Malaria mit Crispr-Edited Mücken zu beenden


Im Jahr 2003, Wissenschaftler Im Londoner Imperial College schlüpfte eine etwas andere Idee. Sie wollten sich mit den zunehmend pestizidresistenten Moskitos auseinandersetzen, die eine halbe Million Menschen pro Jahr durch die Verbreitung von Malaria in Subsahara-Afrika töteten. Was Biologen Austin Burt und Andrea Crisanti vorschlugen, war nichts weniger als die Gesetze der Vererbung zu hacken.

Indem sie ein tödliches Gen in die Moskito-DNA einpflanzten und so konstruierten, dass sich die Modifikation schneller als von Natur aus in jeder Generation verbreiten würde, dachten sie, dass sie eine Population mit nur ein paar trojanischen Skeetern völlig zum Absturz bringen könnten. Dieses Konzept eines "Genantriebs" war Jahrzehnte alt, aber niemand hatte es erfolgreich in einem Labor ausgeheckt, ganz zu schweigen von der Anwendung auf eine globale öffentliche Gesundheitsgeißel.

Fünfzehn Jahre und 100 Millionen Dollar später sind die Wissenschaftler vom Imperial College endlich erfolgreich, zumindest bei der ersten Zählung. Mit Crispr löschten Burt und Crisanti's Team eingesperrte Kohorten der malariatreibenden Mücke Anopheles gambiae in nur sieben Generationen. Die Ergebnisse, heute veröffentlicht in Natur Biotechnologie, stellen die erste Vernichtung einer Population von Tieren via Genantrieb dar.

"Es ist eine wirklich beeindruckende Entwicklung", sagt Omar Akbari, ein Entomologe an der UC Irvine, der nicht mit der Studie verbunden war. Akbaris Labor arbeitet an Gen-Drives, um Mücken gegen Malaria resistent zu machen, vor allem, weil ein Eradikationsansatz lange als unmöglich galt. "Es gibt nur einen riesigen evolutionären Druck auf den Organismus, dem man widerstehen kann."

Aber durch das Ausnutzen eines kritischen Gens, das keine Flexibilität für die spontane Mutation auf der Fahrt hatte, überwand das Londoner Team das anhaltende Widerstandsproblem.

"Wir haben zum ersten Mal gezeigt, dass wir im Prinzip das Schicksal einer ganzen Spezies manipulieren können", sagt Crisanti, dessen bahnbrechende Arbeit zu einem großen Teil von der Bill and Melinda Gates Foundation, dem weltweit führenden Geldgeber, unterstützt wurde von Genantriebstechnologien. Seit 2011 haben sich die Forscher mit Partnerinstitutionen in Burkina Faso, Uganda und Mali zusammengetan, um lokale Insektarien und Feldstandorte zu etablieren, um eines Tages einen malariaerregenden Genantrieb in freier Wildbahn zu testen. Wenn alles gut geht, könnte das von Gates unterstützte Projekt namens Target Malaria bereits im Jahr 2024 eine Genehmigung beantragen, die Crispr'd Moskitos des Imperial College vor Ort zu testen.

Weitere Tests müssen zuerst durchgeführt werden. Während der Genantrieb in kleinen 20-Kubikzentimeter-Käfigen mit einem Laborstamm von Anopheles gambiaeDas ist keine Garantie, dass es in den Dschungeln und Savannen Afrikas funktionieren wird. Um zu verstehen, wie sich die modifizierten Moskitos in einer realistischeren Umgebung verhalten, besteht die nächste Stufe darin, sie in größeren geschlossenen Bereichen zu testen, die so groß wie eine Person und bis zu fünfzehn Fuß lang sind. Diese Umgebung (die immer noch weit entfernt von der grenzenlosen natürlichen Welt ist) kann so eingestellt werden, dass sie die zirkadianen Rhythmen und atmosphärischen Bedingungen der Freiland-Teststellen in Afrika nachahmt, die sie in Zukunft verwenden werden. Von den Moskitos wird erwartet, dass sie mehr natürliche Verhaltensweisen annehmen, wie das Schwärmen, um einen Partner zu finden, der in den kleinen Käfigen abwesend war.

Im Juni schickte Crisantis Labor eine Sicherheitsbox mit winzigen, dunklen, gurkenförmigen Moskito-Eiern in eine speziell angefertigte Einrichtung außerhalb von Rom, wo diese nächste Testphase bereits stattfindet. Dort beginnen die Forscher, die Gen-Drive-beladene Lab-Sorte mit Wild zu kreuzen Anopheles gambiae von Burkina Faso aus Testgelände geliefert. Dann werden sie untersuchen, wie sich die Modifikation durch diese genetisch vielfältigeren lokalen Stämme ausbreitet. Und sie werden verfolgen, wie erfolgreich diese Moskitos bei der Suche nach Kumpels sind. Um ihre genetische Zeitbombe durch eine wilde Population zu verbreiten, müssen sie mit wilden Männchen konkurrieren. Alle diese Daten werden gesammelt, um den Aufsichtsbehörden vorzulegen, wenn Target Malaria überzeugt ist, ein funktionierendes Produkt zu haben.

"Irgendwann wird die Wissenschaft bereit sein", sagt Delphine Thizy, Engagementmanagerin bei Target Malaria. "Dann wird es eine Frage der öffentlichen Akzeptanz und der regulatorischen Rahmenbedingungen geben, die es aufholen müssen."

Genetisch veränderte Insekten wurden schon früher in die Umwelt freigesetzt – die britische Biotechnologie Oxitec war Pionier in der Entwicklung steriler Moskitos gegen Zika in Amerika – aber die Frage, wie man Gen-Antriebe regulieren kann, ist immer noch offen. Kein Land der Welt hat es bisher tun müssen.

"Es gibt einige einzigartige Dimensionen, die uns auf unbekanntes Terrain führen", sagt Jennifer Kuzma, Co-Direktorin des Gentechnik- und Gesellschaftszentrums der North Carolina State University. Eines der Probleme ist, dass Gen-Laufwerke für die Verbreitung entwickelt wurden. Das macht es fast unmöglich, enge Feldversuche zu machen, wie es bei gentechnisch veränderten Pflanzen üblich ist. "Wir haben keine Möglichkeiten, aus begrenzten Tests zu lernen, die unterschiedliche kulturelle und geografische Landschaften berücksichtigen", sagt Kuzma. "Und ich glaube nicht, dass wir uns wirklich mit diesen Fragen auseinander gesetzt haben."

Target Malaria ist sich dieser Einschränkungen bewusst. Deshalb springt es nicht direkt in Test-Gen-Laufwerke. Sie beginnen sehr vorsichtig mit einer viel weniger umstrittenen Mücke. Anfang dieses Monats hat die Regierung von Burkina Faso den Wissenschaftlern von Target Malaria die Erlaubnis erteilt, einen Stamm von Anopheles gambiae gentechnisch verändert mit einer "sterilen männlichen Mutation". Keines der 10.000 männlichen Moskitos, die die Gruppe später in diesem Jahr freisetzen wird, wird in der Lage sein, eigene Nachkommen zu zeugen.

Diese sterile Stechmückenart wurde auch in Crisantis Labor hergestellt und durchlief die gleichen Großkäfigtests in Italien, bevor sie in Burkina Faso die Zulassung erhielten. Während diese einzelne Version nicht viel tun wird, um tatsächlich Malaria zu bekämpfen – du brauchst mindestens das Zehnfache davon, um immer wieder in die Umwelt zu kommen, um einen Einschnitt zu machen – Target Malaria hofft, dass es ein wichtiger Schritt auf dem Weg zum Vertrauen sein wird lokaler Gemeinschaften. Und beweisen den Regulatoren, dass sie ihre Mücken in freier Wildbahn verfolgen können.

Wenn die sterilen männlichen Experimente gut laufen, werden sie sich zu etwas bewegen, das man "X-Schredder" nennt, eine genetisch manipulierte Mücke, die fast ausschließlich männliche Nachkommen produziert. Nach einigen Monaten wird die Modifikation schließlich aus der Bevölkerung verschwinden. Es wird also immer noch keine wirksame Malaria-Eradikationsstrategie geben. Aber es wird den Aufsichtsbehörden mehr Daten geben, um weiter voranzuschreiten, bevor eine ausgewachsene Genexpedition in Betracht gezogen wird, die Grenzen überschreiten und auf Dauer bestehen kann.

Crisanti dachte, dass sie noch mindestens drei Jahre brauchen würden, um einen funktionierenden Eradikationsmotor zu bekommen. Aber mit der Technologie, die schneller als erwartet über die Hypothesen hinausgeht, sind Gespräche über die langfristigen Auswirkungen der tatsächlichen Bereitstellung von Gen-Drives viel realistischer geworden.


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