Per combattere Zika, modifichiamo geneticamente le zanzare alla vecchia maniera

I ricercatori stanno elaborando tecniche di allevamento di massa per le zanzare Aedes - il loro tempo di generazione è solo 2.5 settimane. IAEA Imagebank, CC BY-NC-NDI ricercatori stanno elaborando tecniche di allevamento di massa per le zanzare Aedes - il loro tempo di generazione è solo 2.5 settimane. IAEA Imagebank, CC BY-NC-ND

Il vicino panico causato dalla rapida diffusione tutte lungo la virus Zika ha portato nuova urgenza alla questione del modo migliore per controllare le zanzare che trasmettono malattie umane. Aedes aegypti le zanzare mordono le persone in tutto il mondo, diffondendo tre malattie virali: dengue, chikungunya e Zika. Non ci sono vaccini efficaci comprovati o farmaci specifici per curare i pazienti dopo aver contratto questi virus.

controllo delle zanzare è l'unico modo, al momento, per limitarli. Ma non è un compito facile. I metodi classici di controllo come gli insetticidi sono cadendo in disgrazia - possono avere effetti ambientali avversi e aumentare la resistenza agli insetticidi nelle restanti popolazioni di zanzare. Nuovo sono necessari metodi di controllo delle zanzare - adesso.

I tempi sono maturi, quindi, per esplorare un sogno a lungo tenuto di biologi di vettore, incluso me: usare la genetica per fermare o limitare la diffusione delle malattie trasmesse dalle zanzare. Mentre le tecnologie di editing genetico sono progredite drasticamente negli ultimi decenni, credo che abbiamo trascurato metodi più vecchi, provati e veri che potrebbero funzionare altrettanto bene su questi insetti. Possiamo raggiungere l'obiettivo di produrre zanzare incapaci di trasmettere agenti patogeni umani usando gli stessi tipi di tecniche di selezione selettiva che le persone hanno usato per secoli su altri animali e piante.

Tecniche sul tavolo

Una strategia classica per ridurre le popolazioni di insetti è stata popolazioni di alluvione con maschi sterili - Generalmente prodotto usando l'irradiazione. Quando le femmine della popolazione target si accoppiano con questi maschi, non producono prole praticabili - si spera che si schiantano numeri di popolazione.

La svolta moderna su questo metodo è stata quella di generare maschi transgenici che portano un gene letale dominante che li rende essenzialmente sterili; la prole generata da questi maschi muoiono tardi nella fase larvale, eliminando le generazioni future. Questo metodo è stato promulgato dal società biotech Oxitec Il suo stato attuale è usato in Brasile.

Piuttosto che uccidere semplicemente le zanzare, una strategia più efficace e duratura sarebbe quella di modificarle geneticamente in modo che non possano più trasmettere un microbo che causa la malattia.

La potente nuova tecnica di editing genico CRISPR potrebbe essere utilizzata per trasformare i transgeni (materiale genetico di un'altra specie) in una popolazione selvatica. Questo metodo funziona bene nelle zanzare ed è potenzialmente un modo per "Guidare" i transgeni nelle popolazioni. CRISPR potrebbe aiutare a diffondere rapidamente un gene che conferisce resistenza alla trasmissione di un virus - ciò che gli scienziati chiamano refrattarietà.


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Ma CRISPR è stato controverso, specialmente come applicato agli esseri umani, perché i transgeni che inserisce in un individuo possono essere trasmessi alla sua progenie. Senza dubbio l'uso di CRISPR per creare e rilasciare zanzare geneticamente modificate nella natura potrebbe suscitare polemiche. Il direttore americano della National Intelligence, James Clapper, si è spinto fino a questo punto dub CRISPR una potenziale arma di distruzione di massa.

Ma le tecnologie transgeniche sono necessarie per modificare geneticamente le popolazioni di zanzare?Esempi di selezione artificiale di successo di vari tratti nel corso degli anni. Al centro c'è un cartone animato del "blocco" che gli scienziati vorrebbero selezionare nelle zanzare in modo che non possano trasmettere il virus. Jeff Powell, autore fornito

Allevamento selettivo alla vecchia maniera

La modificazione genetica delle popolazioni è andata avanti per secoli con grande successo. Ciò si è verificato per quasi tutte le piante e gli animali commercialmente utili che le persone utilizzano per il cibo o altri prodotti, tra cui cotone e lana. La selezione selettiva può produrre immensi cambiamenti nelle popolazioni sulla base di variazioni naturali all'interno della specie.

La selezione artificiale usando questa variazione naturale si è dimostrata efficace più e più volte, specialmente nel mondo agricolo. Scegliendo genitori con tratti desiderabili (polli con aumento della produzione di uova, pecore con lana più morbida) per diverse generazioni consecutive, è possibile produrre un ceppo "vero allevamento" che avrà sempre i tratti desiderati. Questi possono sembrare molto diversi dall'antenato - pensate a tutte le razze di cani derivati ​​da un lupo antenato.

Ad oggi, solo il lavoro limitato di questo tipo è stato fatto su zanzare. Ma mostra che è possibile selezionare per le zanzare con ridotta capacità di trasmettere agenti patogeni umani. Quindi, piuttosto che introdurre transgeni di altre specie, perché non usare la variazione genetica naturalmente presente nelle popolazioni di zanzare?

La derivazione di ceppi di zanzare attraverso la selezione artificiale presenta numerosi vantaggi rispetto agli approcci transgenici.

  • Tutte le polemiche e i potenziali rischi che circondano gli organismi transgenici (OGM) sono evitati. Stiamo solo parlando di aumentare la prevalenza nella popolazione dei geni di zanzare presenti in natura che ci piacciono.
  • Le zanzare selezionate ricavate direttamente dalla popolazione target sarebbero probabilmente più competitive quando rilasciate nel loro angolo della natura. Poiché il nuovo ceppo refrattario che non può trasmettere il virus trasporta solo geni dalla popolazione target, sarebbe adattato specificamente all'ambiente locale. Sono note manipolazioni di laboratorio per produrre zanzare transgeniche abbassare la loro forma fisica.
  • Iniziando con la popolazione locale di zanzare, gli scienziati potrebbero selezionare specificamente per la refrattarietà al ceppo virale che infetta le persone al momento in quella località. Ad esempio, ci sono quattro diverse "varietà" del virus della dengue denominate sierotipi. Per controllare la malattia, le zanzare selezionate avrebbero bisogno di essere refrattarie al sierotipo attivo in quel luogo in quel momento.
  • Potrebbe essere possibile selezionare per ceppi di zanzare che non sono in grado di trasmettere più virus. Perché lo stesso Aedes aegypti le specie di zanzare trasmettono dengue, chikungunya e Zika, le persone che vivono in luoghi che hanno questa zanzara sono contemporaneamente a rischio per tutte e tre le malattie. Anche se non è ancora stato dimostrato, non c'è motivo di pensare che un allevamento selettivo e ben progettato non possa sviluppare zanzare incapaci di diffondere tutti i virus rilevanti dal punto di vista medico.

Fortunatamente, Ae. aegypti è la zanzara più facile da allevare in cattività e ha un tempo di generazione di circa 2.5 settimane. Quindi, a differenza degli allevatori di piante e animali classici che si occupano di organismi con generazioni da anni, le generazioni di 10 di selezione di questa zanzara richiederebbero solo mesi.

Ciò non significa che non ci possano essere ostacoli nell'utilizzo di questo approccio. Forse il più importante è che i geni che rendono difficile a questi insetti di trasmettere la malattia possono anche rendere i singoli insetti più deboli o meno sani rispetto alla popolazione naturale bersaglio. Alla fine le zanzare allevate in laboratorio e la loro prole potrebbero essere fuori concorso e svanire dalla popolazione selvaggia. Potremmo aver bisogno di rilasciare continuamente zanzare refrattarie - cioè quelle che non sono in grado di trasmettere la malattia in questione - per superare la selezione contro i desiderabili geni refrattari.

E gli stessi patogeni trasmessi dalle zanzare si evolvono. I virus possono mutare per sfuggire a qualsiasi blocco di zanzara geneticamente modificato. Qualsiasi piano per modificare geneticamente le popolazioni di zanzare deve avere piani di emergenza per quando si evolvono virus o altri agenti patogeni. Nuovi ceppi di zanzare possono essere rapidamente selezionati per combattere la nuova versione del virus - non sono necessarie tecniche transgeniche costose.

Oggi, gli allevatori di piante e animali utilizzano sempre di più le nuove tecniche di manipolazione genetica per migliorare ulteriormente le specie economicamente importanti. Ma questo è solo dopo che la selezione artificiale tradizionale è stata presa il più possibile per migliorare le razze. Molti biologi di zanzare stanno proponendo di andare direttamente alle più recenti metodologie transgeniche di fantasia che non hanno mai dimostrato di funzionare effettivamente in popolazioni naturali di zanzare. Stanno saltando un approccio provato, più economico e meno controverso che dovrebbe almeno essere dato un colpo.

Circa l'autore

The ConversationJeffrey Powell, professore, Università di Yale. I suoi principali interessi sono i problemi di base della genetica evolutiva e dell'evoluzione molecolare che utilizzano in gran parte la drosofila come un organismo modello e l'applicazione di tecnologie e concetti genetici alle zanzare per aiutare a controllare le malattie che trasmettono.

Questo articolo è stato pubblicato in origine The Conversation. Leggi il articolo originale.

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