Genetycznie zmodyfikowane komary uratują świat przed malarią
Malaria to jedna z najgroźniejszych chorób dla człowieka przenoszona przez komary, która już dziś zagraża milionom osób na całym świecie, a w przyszłości może dotknąć coraz większą populację. Naukowcy dowiedli jednak, że skutecznym sposobem walki z nią mogą być... specjalnie zmodyfikowane komary. Okazuje się, że prosta zmiana w ich genach może zabrać im możliwość przenoszenia pasożytów. Oto jak działa.
Jedna z najgroźniejszych chorób na świecie
Malaria to choroba pasożytnicza wywoływana przez pierwotniaki z rodzaju Plasmodium. Przenoszona jest przez zainfekowane komary widliszki. Wywołuje silną gorączkę, dreszcze a w ostateczności także śmierć. Według ostatniego raportu Światowej Organizacji Zdrowia w 2023 roku na malarię zmarło aż 597 tys. ludzi.
Malaria roznoszona jest w gorącym i wilgotnym klimacie, przede wszystkim w regionie subsaharyjskim czy Azji południowej i południowo-wschodniej. Niemniej eksperci alarmują, że wraz z coraz większymi zmianami klimatu, malaria może wrócić np. do Europy czy Stanów Zjednoczonych. W ostatnich latach już pojawiały się sporadyczne przypadki lokalnego zarażenia malarią w USA czy Grecji.
Nowy sposób walki z malarią. Genetycznie modyfikowane komary
Obecnie w walce z malarią wykorzystuje się tradycyjne narzędzia jak moskitiery nasączane środkami owadobójczymi, opryski rezydualne w pomieszczeniach i leki przeciwmalaryczne. Niemniej komary przenoszące pasożyty uodparniają się na środki owadobójcze, a same pasożyty wyrabiają odporność na leki. Stąd naukowcy na całym świecie szukają innego rozwiązania przed malarią. Jednym z nich są mutacje genetyczne.
Grupa naukowców m.in. z Uniwersytetu w San Diego, Uniwersytetu Johna Hopkinsa i Uniwersytetu w São Paulo opracowała specjalną metodę, która mogłaby pozbawić komary możliwości transportowania groźnych pasożytów. Stworzyli system edycji genów, który zmienia pojedynczą cząsteczkę w komarach, zatrzymując proces przenoszenia malarii. Genetycznie zmienione owady nadal są w stanie ugryźć osoby chore i pozyskać pasożyty z ich krwi, ale te nie mogą już być przenoszone na inne osoby. Nowy system został zaprojektowany tak, aby genetycznie rozprzestrzeniać cechę odporności na malarię, aż całe populacje owadów nie będą już przenosić pasożytów wywołujących chorobę.
Jak jedna zmiana zabiera komarom możliwość transmisji choroby
Komary posiadają gen określany jako FREP1. Pomaga on owadom spożywać krew i się rozwijać. Niemniej umożliwia też pasożytom przejść przez jelito środkowe owada i przeżyć w nim wystarczająco długo, aby przy kolejnym ugryzieniu przejść na kolejną osobę. Stworzony przez naukowców system jest ukierunkowany na FREP1, zmieniając jego aminokwas znany jako L224 na genetyczną alternatywę lub allel [jedna z form tego samego genu - przypis red.] o nazwie Q224. Pasożyty wywołujące choroby wykorzystują L224, aby wejść do gruczołów ślinowych owada, gdzie są w stanie zarazić człowieka lub zwierzę. Q224 blokuje tę możliwość dla dwóch różnych typów pasożytów wywołujących malarię. Przy tym są naturalne dla biologii komara. W prostych słowach jest to zmiana, której komary nie odczują, ale ludzie już tak.
- Piękno tego podejścia polega na wykorzystaniu naturalnie występującego allelu genu komara. Dzięki pojedynczej, precyzyjnej modyfikacji zamieniliśmy go w potężną tarczę, która blokuje wiele gatunków pasożytów malarii i prawdopodobnie w różnych gatunkach i populacjach komarów, torując drogę do adaptowalnych, rzeczywistych strategii kontroli tej choroby - mówi współautor prac nad zmodyfikowanymi komarami, profesor George Dimopoulos z Uniwersytetu Johna Hopkinsa.
Ważny krok w walce z malarią
Naukowcy sprawdzili swoje zmodyfikowane komary, wykorzystując protista Plasmodium falciparum (pol. Zarodziec sierpowaty), jednego z pasożytów przenoszących malarię. Testy na myszach wykazały, że szansa zarażenia się malarią od ugryzienia pierwszej generacji komarów ze zmianami genetycznymi spadły z 86 proc. do 30 proc. Wynikało to ze znaczącego obniżenia pasożytów w gruczołach ślinowych. W drugim pokoleniu hodowanych komarów częstotliwość alleli ochronnych wynosiła aż 93 proc. Łącznie 10 wyhodowanych pokoleń komarów wykazywało prawie całkowity zanik przenoszenia malarii przy niskim nasyceniu pasożyta.
Ponieważ wariant ochronny zachowuje normalną biologię komarów, oferuje realistyczną, przyjazną dla populacji ścieżkę do zmniejszenia transmisji, uzupełniając moskitiery, opryski rezydualne w pomieszczeniach i leki przeciwmalaryczne. To może uratować w przyszłości coraz więcej ludzi narażonych na malarię. Niemniej naukowcy do tej pory nie wiedzą tak naprawdę skąd bierze się taka skuteczność zamiany aminokwasu L224 na Q224 w genie komarów. Obecnie trwają nad tym badania przy analizach skuteczności takich modyfikacji w walce z innymi pasożytami malarii.
Badania opublikowano na łamach czasopisma Nature.
