Ano ang Gene Drives? Paano Lumaban ang mga Siyentista Laban sa Nakamamatay na Mosquitos

Ano ang pinakamaliit na hayop sa mundo? Ito ay isang tanong na nagdudulot sa isip ng mga nakakatakot na mga leon, tigre, pating, at mga buwaya. Ngunit ang sagot ay isang hayop na hindi hihigit sa 1 sentimetro ang haba.

Ang ilang uri ng lamok, mula sa libu-libo na naninirahan sa iba't ibang mga kapaligiran, ay ang mga nakamamatay na hayop sa lupa. Anopheles ang mga lamok ay nag-iisa, nagpapadala ng malarya sa pamamagitan ng kanilang kagat at taun-taon na nakahahawa ng higit sa 200 milyong katao, at responsable para sa 400,000 na pagkamatay bawat taon, kung saan 70 porsiyento ay mga batang wala pang 5 taong gulang.

Ang iba pang mga species ng lamok ay nagpapadala din ng sakit - dengue, West Nile, at Zika - sa pamamagitan ng kanilang kagat.

Kami ay mga geneticists sa Imperial College sa London na tumuon sa lamok at ang papel nito bilang isang vector ng sakit. Sa loob ng mahigit na 20 taon, nakatuon kami sa pag-unlad ng mga genetically manipulated mosquitoes. Iyon ay dahil itinuturo sa amin ng mga dekada ng kontrol sa malarya na ang pinaka-epektibong istratehiya upang maiwasan ang malarya ay ang kontrolin ang lamok mismo. Ang mga taon ng pananaliksik ay humantong sa pagpapaunlad ng panghuli at sopistikadong kasangkapan ng genetic na tinatawag na "gene drive." Kapag tama ang engineered, maaari itong alisin ang mga populasyon ng lamok na makikita sa mga cage sa lab.

Tingnan din: Kung Paano Milyun-milyong Parasite-Ridden Mosquitos Itinataas ng Robots ang Makikipaglaban kay Zika

Nakikipaglaban kami sa mga Nakamamatay na Sakit na Bawat Araw

Tanging babaeng lamok ang kumakain ng mga tao. Ininom nila ang dugo ng tao upang mangalap ng nutrients upang makagawa ng kanilang mga itlog. Kung ang babaeng lamok ay nahawaan ng isang virus o isang parasito, ito ay pumasa sa impeksyon papunta sa nakagat na tao. Nang maglaon, kung ang isang hindi natatakot na lamok ay makakagat sa bagong nahawaang tao, kukunin nito ang microorganism at ito rin ay makakapagpapakalat ng sakit sa iba pang mga indibidwal.

Para sa isang sakit na tulad ng malarya, na isang banta sa halos kalahati ng populasyon ng mundo, ang mga pagkukusa sa pampublikong kalusugan ay gumamit ng iba't ibang mga paraan upang ma-target ang malarya na parasito mismo, tulad ng mga bakuna at droga. Ang iba pang mga pamamaraan - kabilang ang mga pestisidyo, pagpapausok, mga lambat ng kama, at pag-aalis ng mga tirahan ng mga lamok - magsikap na bawasan ang kontak sa, o ang bilang, ng mga lamok. Ngunit naniniwala kami na ang pagta-target ng lamok ay ang pinakaepektibong paraan upang mabawasan ang mga kaso ng malarya sa buong mundo.

Ngayon sa Aprika, kung saan ang pinakamataas na pasanin sa malarya, ang pag-spray sa mga insecticide sa loob ng bahay at pagtulog sa ilalim ng mga pukyutan na may pamatay-insekto, ay ang pinaka-epektibong paraan upang mabilis na mabawasan ang paghahatid ng malarya. Ang mga kontrol at panukalang kontrol na ito ay nakatulong na mabawasan ang kapansanan ng malarya sa maraming lugar. Mula noong 2010, ang dami ng namamatay na sanhi ng malarya ay bumagsak ng 35 porsiyento sa mga batang wala pang 5 taong gulang.

Ang mga pamamaraan na ito, bagaman, ay hindi napapanatiling, at kailangan nilang ipatupad sa isang malaking sukat upang maabot ang kanilang buong potensyal. Ito ay naging halata sa pagitan ng 2014 at 2016, na namarkahan sa unang pagkakataon mula noong 2010 kung saan ang mga kaso ng malaria ay nadagdagan, na bumabagsak sa pagtanggi ng trend na naobserbahan sa mga nakaraang taon. Ang mga lamok ay bumubuo ng paglaban sa mga antimalarial na gamot at insecticide, at tumatakbo kami sa mga pagpipilian at oras.

Isang Bagong Diskarte

Upang makamit ang pag-ubos ng malarya, ang mga mananaliksik sa kalusugan ng kalusugan ay dapat na mag-upgrade ng aming arsenal. Upang lumipat patungo sa layuning ito kami, ang Crisanti lab dito sa Imperial College, ay nagtatrabaho sa isang plano upang gawin iyon.

Kamakailan lamang, isang teknolohiya na tinatawag na CRISPR ay binuo na nagpapahintulot sa mga siyentipiko na i-edit ang DNA na may mahusay na kahusayan. Ang mga mananaliksik sa buong mundo ay gumagamit ng CRISPR upang baguhin ang lamok ng DNA na may layuning alisin ang mga sakit na dala ng lamok, tulad ng malarya. Sa aming lab, binuo namin kung ano ang marahil ang pinaka-advanced na paggamit ng teknolohiya kailanman iminungkahi. Ito ay tinatawag na "drive ng gene." Ang ganitong uri ng pagbabago sa genetiko ay may kakayahang kumalat sa isang trait sa isang ligaw na populasyon, na napapalitan ang mga klasikong batas ng pagmamana.

Ang DNA na ipinapadala mula sa isang magulang, mula sa isang henerasyon hanggang sa susunod sa pamamagitan ng mga klasikong batas ng pagmamana, ay minana ng kalahati lamang ng mga anak ng bawat henerasyon. Pinapanatili nito ang dalas ng pagbabagong genetiko o katangian sa populasyon ng mga lamok na pareho.

Ang mga drive ng Gene ay minana ng higit sa 50 porsiyento ng mga progeny. Nagbibigay ito sa kanila ng kakayahang patuloy na palakihin ang dalas ng isang katangian sa mga kasunod na henerasyon, na kung saan ay isang kalamangan sa potensyal na paggamit ng iba pang mga lamok sa GM.

Mga etika ng Pagbabago ng Mga Populasyon ng Populasyon ng mga Lamok

Nagdisenyo kami ng isang gene drive na nagta-target ng mga gene sa pagkamayabong na mahalaga para sa pagpapaunlad ng babaeng lamok. Kapag ang mga gene ay nasisira, ang babaeng insekto ay hindi makakagat o makapagpanganak.

Ang bentahe ng mga gene drive ay na maaari naming i-target lamang ang Anopheles gambiae species - isa sa mga pangunahing vectors na nagdadala ng sakit sa sub-Saharan Africa - nang hindi naaapektuhan ang mga hindi.

Nang sinubukan namin ang aming teknolohiya sa lab, nakapaglagay kami ng ganitong kaugalian sa 100 porsiyento ng populasyon ng lamok sa mga cage. Ang kinahinatnan ng paggawa ng mga normal na lalaki na lamok at sterile na babae ay na dinala namin ang populasyon sa zero sa loob ng anim na buwan.

Ito ang unang pagkakataon na ang isang populasyon ay pinigilan ng paggamit ng isang gene drive, kahit na sa lab.

Ang drive ng Gene ay isang mabilis na paglipat at makapangyarihang teknolohiyang genetiko. Ang kakayahang ibahin ang natural na populasyon nang walang pare-pareho ang interbensyon ng tao, gawing perpekto ang mga ito upang madagdagan ang kasalukuyang mga tool at pamamaraan na ginagamit upang labanan ang mga nakakahawang sakit, at bawasan ang kanilang pang-ekonomiya at ekolohikal na pasanin.

Kahit na ang pagsupil sa mga populasyon ng caged lamok sa lab ay isang nakamamanghang tagumpay, ang isang aktwal na paglabas ng isang gene drive ay hindi bababa sa isang dekada sa hinaharap.

Sapagkat maaari silang kumalat sa kanilang sarili, at higit sa potensyal na malalaking heograpikal na lugar, ang teknolohiya ay nagpapataas ng mga potensyal na etikal na alalahanin sa kanilang paggamit. Halimbawa, sino ang nagpapasiya kapag ang isang gene drive ay inilabas kung ang ganap na pinagkasunduan mula sa mga komunidad na apektado ng ito ay hindi nakamit? Ang mga isyu na ito ay malawak na pinagtatalunan ng mga siyentipiko, ethicist, regulator at mga maaaring maapektuhan ng paggamit ng teknolohiya ng gene drive.

Gayunpaman, ang pang-agham na komunidad ay gumawa ng mahusay na pag-unlad sa mga potensyal na pamamaraan upang pangalagaan ang teknolohiya, kabilang ang potensyal para sa mga disenyo na limitahan ang kanilang pagkalat. Ang pangwakas na desisyon kung ang isang gene drive ay maaaring ilabas sa ligaw ay dapat gawin sa pahintulot ng mga apektadong bansa at mas partikular ang mga komunidad na nakatira sa mga sakit na ito araw-araw.

Ang artikulong ito ay orihinal na na-publish sa The Conversation ni Andrea Crisanti at Kyros Kyrou. Basahin ang orihinal na artikulo dito.