Untuk Berlawan Zika, Mari Kita Secara Genetik Mengubah Nyamuk Cara Lama

Penyelidik sedang menjalankan teknik pemeliharaan besar-besaran untuk nyamuk Aedes - masa penjanaan mereka hanya minggu 2.5. IAEA Imagebank, CC BY-NC-NDPenyelidik sedang menjalankan teknik pemeliharaan besar-besaran untuk nyamuk Aedes - masa penjanaan mereka hanya minggu 2.5. IAEA Imagebank, CC BY-NC-ND

Yang dekat panik yang disebabkan oleh penyebaran pesat daripada Zika virus telah membawa segera keperluan baru kepada persoalan bagaimana cara terbaik untuk mengawal nyamuk yang menyebarkan penyakit manusia. Aedes aegypti nyamuk menggigit orang di seluruh dunia, menyebarkan tiga penyakit virus: denggi, chikungunya dan Zika. Tidak ada vaksin yang berkesan atau ubat-ubatan khusus untuk merawat pesakit selepas menyerang virus-virus ini.

Kawalan nyamuk adalah satu-satunya cara, pada masa ini, untuk menghadkannya. Tetapi itu bukan tugas yang mudah. Kaedah kawalan klasik seperti insektisida adalah jatuh dari nikmat - mereka boleh mempunyai kesan persekitaran yang buruk dan juga meningkatkan ketahanan serangga dalam populasi nyamuk yang tinggal. Baru kaedah kawalan nyamuk diperlukan - sekarang.

Oleh itu, waktunya sudah matang, untuk meneroka impian lama biologi vektor, termasuk saya: menggunakan genetik untuk menghentikan atau membatasi penyebaran penyakit yang membawa nyamuk. Walaupun teknologi pengeditan gen telah maju secara dramatik dalam beberapa dekad yang lalu, kepercayaan saya bahawa kita telah melupakan kaedah yang lebih tua, cuba dan benar yang dapat berfungsi dengan baik pada serangga ini. Kita boleh mencapai matlamat untuk menghasilkan nyamuk yang tidak mampu menyebarkan patogen manusia menggunakan teknik pembiakan selektif yang sama yang digunakan oleh manusia selama berabad-abad di haiwan dan tumbuh-tumbuhan lain.

Teknik di atas meja

Satu strategi klasik untuk mengurangkan populasi serangga adalah populasi banjir dengan lelaki steril - biasanya dihasilkan menggunakan penyinaran. Ketika perempuan dalam pasangan populasi sasaran dengan laki-laki ini, mereka tidak menghasilkan keturunan yang layak - mudah-mudahan membongkar jumlah penduduk.

Cara twist moden mengenai kaedah ini adalah untuk menghasilkan lelaki transgenik yang membawa gen maut yang dominan yang pada asasnya menjadikannya steril; Anak-anak yang dilahirkan oleh lelaki ini mati lewat dalam peringkat larva, menghilangkan generasi masa depan. Kaedah ini telah diisytiharkan oleh syarikat bioteknologi Oxitec dan kini digunakan di Brazil.

Daripada membunuh nyamuk, strategi yang lebih berkesan dan berkekalan adalah mengubah genetik mereka supaya mereka tidak lagi dapat menyebarkan mikrob yang menyebabkan penyakit.

Teknik pengeditan gen CRISPR baru yang kuat boleh digunakan untuk membuat transgenes (bahan genetik dari spesies lain) mengambil alih populasi liar. Kaedah ini berfungsi dengan baik dalam nyamuk dan berpotensi sebagai jalan "Memandu" transgenes menjadi populasi. CRISPR dapat membantu dengan cepat menyebarkan gen yang memberikan tentangan kepada penularan virus - apa yang disebut saintis refractoriness.


Dapatkan yang terbaru dari InnerSelf


Tetapi CRISPR telah menjadi kontroversi, terutama seperti yang diguna pakai kepada manusia, kerana transgenes ia memasukkan ke dalam individu boleh diserahkan kepada anak-anaknya. Tidak syak lagi menggunakan CRISPR untuk mencipta dan melepaskan nyamuk diubahsuai secara genetik ke alam semula jadi akan membangkitkan kontroversi. Pengarah Perisikan Negara Amerika Syarikat, James Clapper, telah mencapai sejauh mana dub CRISPR sebagai senjata potensial pemusnah besar-besaran.

Tetapi teknologi transgenik diperlukan untuk mengubah suai populasi nyamuk secara genetik?Contoh pemilihan tiruan yang berjaya pelbagai sifat sepanjang tahun. Di tengah-tengah kartun 'saintis' para saintis ingin memilih dalam nyamuk supaya mereka tidak dapat menyebarkan virus itu. Jeff Powell, Pengarang disediakan

Pembiakan selektif cara yang lama

Pengubahsuaian genetik penduduk telah berlanjutan selama berabad-abad dengan kejayaan besar. Ini telah berlaku untuk hampir semua tumbuhan dan haiwan yang berguna secara komersil yang digunakan orang untuk makanan atau produk lain, termasuk kapas dan bulu. Pembiakan selektif boleh menghasilkan perubahan besar dalam populasi berdasarkan perubahan semula secara semula jadi dalam spesies.

Pemilihan buatan menggunakan variasi semulajadi ini telah terbukti berkesan berkali-kali, terutama di dunia pertanian. Dengan memilih ibu bapa dengan ciri-ciri yang diingini (ayam dengan peningkatan pengeluaran telur, domba dengan bulu lembut) untuk beberapa generasi berturut-turut, ketegangan "pembiakan sebenar" dapat dihasilkan yang akan selalu mempunyai sifat yang diinginkan. Ini mungkin kelihatan sangat berbeza dari nenek moyang - memikirkan semua baka anjing yang berasal dari serigala nenek moyang.

Setakat ini, hanya kerja terhad semacam ini dilakukan pada nyamuk. Tetapi ia menunjukkan bahawa ia mungkin untuk memilih untuk nyamuk dengan keupayaan yang kurang untuk menghantar patogen manusia. Oleh itu, bukannya memperkenalkan transgen dari spesies lain, kenapa tidak menggunakan variasi genetik secara semula jadi dalam populasi nyamuk?

Mengeluarkan strain nyamuk melalui pemilihan tiruan mempunyai beberapa kelebihan berbanding pendekatan transgenik.

  • Semua kontroversi dan potensi risiko yang mengelilingi organisma transgenik (GMO) dielakkan. Kami hanya bercakap mengenai peningkatan kelaziman dalam populasi gen nyamuk yang kita sukai.
  • Nyamuk-nyamuk terpilih yang diperoleh secara langsung dari populasi sasaran mungkin akan lebih kompetitif apabila dibebaskan kembali ke sudut liar mereka. Kerana ketegangan refraktori baru yang tidak dapat memancarkan virus hanya membawa gen dari populasi sasaran, ia akan disesuaikan khusus ke persekitaran setempat. Manipulasi makmal untuk menghasilkan nyamuk transgenik diketahui menurunkan kecergasan mereka.
  • Dengan bermula dengan penduduk nyamuk tempatan, saintis boleh memilih khusus untuk refractoriness kepada virus yang menjangkiti orang pada masa ini di tempat itu. Sebagai contoh, terdapat empat "jenis" jenis virus denggi yang dipanggil serotip. Untuk mengawal penyakit ini, nyamuk-nyamuk yang terpilih perlu menjadi refraktori kepada serotype yang aktif di tempat itu pada masa itu.
  • Ia mungkin untuk memilih untuk strain nyamuk yang tidak dapat menghantar pelbagai virus. Kerana perkara yang sama Aedes aegypti spesis nyamuk menghantar denggi, chikungunya dan zika, orang yang tinggal di tempat-tempat yang mempunyai nyamuk ini pada masa yang sama berisiko untuk ketiga-tiga penyakit ini. Walaupun belum ditunjukkan, tidak ada sebab untuk berfikir bahawa pembiakan selektif yang berhati-hati, baik yang direka dengan baik tidak dapat membangunkan nyamuk yang tidak dapat menyebarkan semua virus yang berkaitan dengan perubatan.

Mujurlah, Ae. aegypti adalah nyamuk paling mudah di belakang di penangkaran dan mempunyai masa generasi kira-kira minggu 2.5. Jadi tidak seperti tumbuhan klasik dan penternak haiwan yang berurusan dengan organisma dengan generasi bertahun-tahun, generasi pemilihan nyamuk ini akan mengambil masa hanya berbulan-bulan.

Ini tidak bermakna tidak ada halangan dalam menggunakan pendekatan ini. Mungkin yang paling penting adalah bahawa gen-gen yang membuat sukar bagi serangga-serangga ini untuk menyebarkan penyakit juga boleh membuat serangga individu lebih lemah atau kurang sihat daripada populasi semulajadi sasaran. Akhirnya, nyamuk-nyamuk dan anak-anak mereka boleh bertanding dan hilang dari populasi liar. Kita mungkin perlu untuk terus melepaskan nyamuk refraktori - iaitu, yang tidak baik untuk menghantar penyakit yang berkenaan - untuk mengatasi pemilihan terhadap gen refraktori yang dikehendaki.

Dan patogen yang dibawa nyamuk sendiri berkembang. Virus mungkin bermutasi untuk mengelakkan sebarang blok nyamuk yang diubahsuai secara genetik. Mana-mana pelan untuk memodifikasi populasi nyamuk secara genetik perlu mempunyai rancangan luar jangka di tempat apabila virus atau patogen lain berkembang. Strain nyamuk baru boleh dipilih dengan cepat untuk memerangi versi baru virus - tidak memerlukan teknik transgenik yang mahal.

Hari ini, penanam tumbuhan dan haiwan semakin menggunakan teknik manipulasi gen baru untuk meningkatkan spesies ekonomi yang lebih penting. Tetapi ini hanya selepas pemilihan buatan tradisional telah diambil sejauh yang boleh untuk meningkatkan baka. Ramai ahli biologi nyamuk bercadang untuk pergi terus ke metodologi transgenik mewah yang tidak pernah ditunjukkan untuk benar-benar bekerja dalam populasi nyamuk semulajadi. Mereka melangkaui pendekatan yang terbukti, lebih murah dan kurang kontroversi yang sekurang-kurangnya harus diberi pukulan.

Tentang Pengarang

PerbualanJeffrey Powell, Profesor, Universiti Yale. Kepentingan utama beliau adalah isu asas genetik evolusi dan evolusi molekul yang sebahagian besarnya menggunakan Drosophila sebagai organisma model dan penerapan teknologi dan konsep genetik kepada nyamuk untuk membantu mengawal penyakit yang mereka hantar.

Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Perbualan. Membaca artikel asal.

Buku-buku yang berkaitan

{amazonWS: searchindex = Books; keywords = zika virus; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

ikuti InnerSelf pada

icon-facebooktwitter-iconrss-icon

Dapatkan Yang Terbaru Dengan E-mel

{Emailcloak = mati}