Bevölkerung Ersatz Strategies for Controlling Vector Bevölkerung und die Verwendung von Wolbachia pipientis für Genetische Laufwerk

Mein Name ist Dr. Jason Rascon. Ich bin Assistenzprofessor an der Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health im Department für Molekulare Mikrobiologie und Immunologie sowie am Johns Hopkins Malaria Research Institute. Mein wissenschaftliches Interesse gilt im Allgemeinen der Beziehung zwischen der Genetik von Vektorpopulationen und der Epidemiologie von durch Vektoren übertragenen Krankheitserregern.

Malaria ist heute die wichtigste vektorübertragene Krankheit weltweit. Sie verursacht enorme Todeszahlen und tötet jährlich je nach Angaben zwischen einer und drei Millionen Menschen.

Die meisten von ihnen sind Kinder unter fünf Jahren in Afrika. Es ist also ein enormes Problem. Und das betrifft nur die Sterblichkeit; es stellt außerdem eine enorme Belastung in Bezug auf Morbidität und öffentliche Gesundheit sowie wirtschaftliche Lasten in diesen betroffenen Gebieten dar, in denen es wirklich ein Problem ist.

Sie wissen, in Südamerika, Afrika und Asien ist es, es ist, es ist, es ist ein gewisser weltweiter Problemfall, und es tritt erneut auf. Ein Genantriebssystem macht diese Strategien theoretisch wirtschaftlich machbar. Die Idee besteht also darin, dass man im Wesentlichen die Population mit einer sehr geringen Anzahl genetisch veränderter Insekten beeinflussen kann.

Und der Mechanismus, der Genträger-Mechanismus, wird dieses Merkmal in der Population auf eine hohe Häufigkeit ausbreiten. Und die Vorstellung dabei ist folgende: Bei einem normalen, sagen wir einmal, Sie hätten ein transgenes Insekt erzeugt, das eine Kopie des Gens besitzt, da diese Insekten normalerweise diploid sind. Sie verfügen über zwei Kopien jedes Chromosoms.

Und wenn sie zufällig auf einen Wildtyp treffen, würden Sie erwarten, dass 50 % ihrer Nachkommen diesen Merkmalsträger aufweisen. Und dann würden 50 % dieser Nachkommen es ebenfalls besitzen. Dadurch würde es im Laufe der Zeit einfach verdünnt werden.

Ein Genantriebsmechanismus besagt, dass durch eine Vielzahl unterschiedlicher strategischer Mechanismen oder Strategien mehr als 50 % der Nachkommen das Merkmal tragen werden. Dadurch nimmt es tatsächlich im Laufe der Zeit an Häufigkeit zu, anstatt verdünnt zu werden oder bei derselben Häufigkeit zu verbleiben. Zunächst benötigen wir ein Genantriebssystem.

Es gibt tatsächlich kein brauchbares Gensaug-System, das außerhalb des Labors existiert. Es gibt einige, die unter bestimmten Bedingungen in sehr kontrollierten Laborumgebungen funktionieren können, aber wir verfügen wirklich über nichts, was so weit entwickelt ist, dass wir es in natürlichen Freilandpopulationen tatsächlich einsetzen könnten. Und insgesamt werden derzeit eine Vielzahl unterschiedlicher Gensaug-Mechanismen in Betracht gezogen.

Sie alle haben Vorteile, sie alle haben Nachteile, und daher scheint keiner grundsätzlich anderen überlegen zu sein. Akia Pipi ist eine obligat mütterlich vererbte Bakterienart. Sie ist eng verwandt mit Rickettsia und wird über mindestens ökologische Zeiträume ausschließlich von der Mutter an die Nachkommen weitergegeben.

Die Mutter ist also infiziert, bringt infizierte Nachkommen zur Welt, während das Männchen nicht infiziert ist, und dies durch eine Vielzahl unterschiedlicher Mechanismen in der Natur. Wahrscheinlich ist es das am weitesten verbreitete endosymbiotische, endo, symbiotische Bakterium auf der Erde. Man schätzt, dass es in bis zu 75 % aller bekannten Insekten vorkommt.

Und es manipuliert die Fortpflanzung des Wirts derart, um seine Übertragung in die nächste Generation zu maximieren. Da männliche Individuen für dieses Bakterium Sackgassenwirte darstellen, unternimmt es Maßnahmen, um die Zahl infizierter Weibchen zu erhöhen. In bestimmten Systemen verwandelt es genetische Männchen in funktionelle Weibchen oder macht Weibchen gynogenetisch, sodass sie niemals paaren müssen.

Sie können nur infizierte weibliche Nachkommen hervorbringen, die wiederum infizierte weibliche Nachkommen haben. Und Mücken. Akia verursacht ein Phänomen, das als zytoplasmatische Inkompatibilität bezeichnet wird.

Und hier kommen die Männchen ins Spiel, da sie für das Bakterium Endwirte darstellen und als Trojanische Pferde fungieren, um die Fitness nicht infizierter Weibchen in der Population zu verringern. Wenn also ein infiziertes Männchen mit einem nicht infizierten Weibchen paart, sterilisiert es dieses. Infizierte Weibchen hingegen sind unbeeinträchtigt, unabhängig davon, ob sie sich mit einem infizierten oder nicht infizierten Männchen paaren.

Infizierte Weibchen haben daher mehr Nachkommen, da keine ihrer Paarungen steril ist. Diese Nachkommen sind ebenfalls infiziert und bringen ebenfalls mehr Nachkommen hervor. Dadurch kann sich das Bakterium rasch in Populationen verbreiten und mit hoher Häufigkeit auftreten.

Die Idee besteht also darin, diese Fähigkeit von Akia zu nutzen, um durch Populationen zu dringen und dabei Gene von Interesse in Populationen einzuschleusen. Während sich Akia ausbreitet, würde sich also auch Ihr Gen von Interesse – beispielsweise ein Gen für Malariaresistenz – durch genetisches Mitfahren verbreiten. Akia kommt bei Insekten weit verbreitet vor.

Wenn man Mücken aus allen Mückengattungen betrachtet, ist nahezu jede Gattung infiziert. Nicht jede Art innerhalb einer Gattung ist infiziert, aber es gibt einige Arten in jeder Gattung mit Ausnahme einer olie. Es sind keine natürlichen anomolie-Infektionen bekannt.

Also kein Anis, Gambier, keine Anomalie. Und dies ist tatsächlich ein zentrales Forschungsgebiet meiner Arbeitsgruppe. Wir versuchen, Anis zu infizieren, und konnten zumindest zeigen, dass wbaa Anis-gambier-Zellen infizieren kann.

Also in der Zellkultur. Und wir versuchen, dies nicht aus diesem In-vitro-Zellkultursystem in ein In-vivo-Mückensystem zu übertragen, aber bisher hat es noch niemand tatsächlich durchgeführt. Dies ist also relativ einfach.

Sie haben einen Käfig mit Mücken, die Ihr Gen nicht besitzen, und eine Stamm von Mücken, der es besitzt – nehmen wir an, es ist an Akia oder einen anderen Gentransfer-Mechanismus gekoppelt. Grundlegend säen Sie Ihre naive Käfigpopulation mit Mücken aus Ihrer experimentellen Population in verschiedenen Häufigkeiten an, ziehen sie auf, entnehmen jede Generation zufällig Proben und setzen dies über mehrere Generationen fort, um zu beobachten, wie sich die Häufigkeit dieses Gens im Laufe der Zeit verändert. Auf diese Weise können Sie den Versuch über eine bestimmte Anzahl von Generationen durchführen.

Sie können es über Ihr Gen durchführen, bis eine bestimmte vorherfestgelegte Häufigkeit erreicht ist oder bis Ihr Gen verloren geht. Und es handelt sich dabei um Experimente, die im Labor wirklich sehr einfach durchzuführen sind. Eigentlich müssen Sie nur, wie üblich, in jeder Generation die Mücken einpflanzen.

Es gibt also viele ethische Überlegungen. Ich denke, an erster Stelle müssen wir sicherstellen, ob es tatsächlich funktionieren wird. Wird es besser sein als die Strategien, die derzeit tatsächlich verfügbar sind? Viele Menschen misstrauen generell genetisch veränderten Organismen von vornherein.

Und deshalb müssen wir in der Lage sein, dies zu berücksichtigen. Wenn Sie genetisch veränderte Mücken in ein Land A freisetzen, das sie möchte, und direkt daneben befindet sich Land B, das sie nicht möchte, dann werden diese Mücken diese Grenze nicht respektieren. Und wenn diese Genantrieb-Mechanismen also so funktionieren, wie wir es beabsichtigen, wird sich das Gen ausbreiten, und jene Mücken werden das Gen praktisch überall innerhalb des gesamten Artverbreitungsgebiets tragen.

Daher müssen diese politischen, ethischen, sozialen und rechtlichen Fragen sehr gründlich behandelt werden. Wir müssen sicherstellen, dass wir die Dinge nicht verschlechtern, anstatt sie zu verbessern. Deshalb möchten wir wirklich alles verstehen, was in der Umwelt vor sich geht, bevor wir sie jemals tatsächlich freisetzen.

Nochmals: Es gibt zwei verschiedene Kategorien. Einerseits gibt es die wissenschaftlichen Hindernisse, die gravierend sind, an denen wir jedoch arbeiten. Andererseits gibt es die sozialen, ethischen und rechtlichen Hindernisse.

Und ich denke, dass wir im Laufe der Zeit in der Lage sein werden, die wissenschaftlichen Fragen zu klären. Ich meine, es gibt derzeit wirklich keinen Genantrieb-Mechanismus, der bei Mücken funktioniert und anwendbar wäre. Es gibt einige sehr aktuelle Studien, die bei Drosophila vielversprechend erscheinen, aber sie wurden bisher noch nicht auf Mücken übertragen.

Aber ich denke, dass dies genau die Art von Dingen ist, an denen wir arbeiten, und wie Sie wissen, haben wir in den letzten 10, 15 Jahren bereits große Fortschritte erzielt. In den nächsten 10 Jahren werden wir noch weitaus mehr Fortschritte machen. Und ich bin wirklich überzeugt, dass die wissenschaftlichen Fragen letztlich lösbar sind; sobald wir Mückenstämme haben, die für eine Freisetzung geeignet sind, müssen die Leute uns tatsächlich erlauben, sie freizusetzen.

Und ich denke, dass diese Art von Hindernissen weitaus schwieriger zu überwinden sein werden als die wissenschaftlichen Probleme. Und es wird etwas sein, das viel Zeit in Anspruch nehmen wird. Und am Ende könnte es sein, dass die Menschen sie einfach nicht akzeptieren wollen.

Und wirklich, wissen Sie, da können wir nicht viel dagegen tun, wenn dies zu diesem Zeitpunkt der Fall ist. Im Allgemeinen gibt es jedoch recht viel Fördermittel. Natürlich könnten wir immer noch mehr Mittel gebrauchen, aber wissen Sie, die National Institutes of Health, die WHO und die Gates-Stiftung investieren tatsächlich erhebliche Geldbeträge in vektorübertragene Krankheiten.

Vor allem Malaria und Dengue. Ich denke, was das verfügbare Geld betrifft, gibt es eine Menge davon. Es sollte nicht alles in ein bestimmtes Projekt fließen, also nicht alles in genetisch veränderte Moskitos.

Es sollte nicht alles in Insektizide fließen. Aber wir müssen unsere Strategien wirklich diversifizieren und versuchen, dieses Problem von allen Seiten anzugehen. Es gibt jedoch Fördermittel dafür.

Ich meine, Finanzierung ist derzeit für alle schwierig, aber.