De sci-fi-technologie die malariamuggen aanpakt

De sci-fi-technologie die malariamuggen aanpakt

Door Richard Baimbridge en Will Smale
Zakelijke verslaggevers

Gepubliceerd1 dag geledenDelencloseDeel paginaKopieer linkOver delenImage source, Target MalariaImage caption, Research group Target Malaria test gene drives op malariamuggen in laboratoria

Milieuactivist Liz O’Neill neemt geen blad voor de mond over gene drives – de volgende generatie van genetische modificatie (GM) technologie.

“Het is buitengewoon zorgwekkend”, zegt de directeur van de Britse anti-GM pressiegroep, GM Freeze. “Het is buitengewoon arrogant om iets vrij te geven dat speciaal in een laboratorium is gemaakt om de natuur te verslaan en zonder uitzondering te verspreiden binnen wilde populaties.

“En als de geest eenmaal uit de fles is, kun je hem er niet meer in doen.”

Afbeeldingsbron, Liz O’Neill Afbeelding bijschrift, anti-GM-campagnevoerder Liz O’Neill is bezorgd dat gene drives fout kunnen gaan als ze in het wild worden gebruikt

De manier waarop gene drives werken, klinkt als iets uit een sciencefictionroman, maar ze worden al gebruikt in laboratoriumtests. Het is ingewikkelde materie, maar hier is een eenvoudige uitleg.

Terwijl standaard GM een nieuw, in het laboratorium getweakt gen in een organisme introduceert, gaat de gene drive-technologie nog een stap verder. Het introduceert een gene drive – een in het laboratorium gemaakt gen dat zichzelf ook automatisch kan repliceren – dat een specifiek natuurlijk gen target en verwijdert.

Zo werkt het: als een dier (ouder A) dat een gene drive bevat, paart met een dier dat dat niet heeft (ouder B), dan komt in het vormende embryo dat hun genetisch materiaal begint te combineren, de gene drive van ouder A meteen het werk.

Het herkent de natuurlijke genversie van zichzelf in het tegenovergestelde chromosoom van ouder B en vernietigt het door het uit de DNA-keten te knippen. Het chromosoom van ouder B herstelt zichzelf, maar doet dat door de gene drive van ouder A te kopiëren.

Dus het embryo en de resulterende nakomelingen hebben vrijwel gegarandeerd de gene drive, in plaats van een kans van 50% met standaard GM – omdat een embryo de helft van zijn genen van elke ouder neemt.

Genetische schaar

Gene drives worden gecreëerd door iets dat Crispr heet, een programmeerbare DNA-sequentie, aan een gen toe te voegen. Dit vertelt het om zich te richten op de natuurlijke versie van zichzelf in het DNA van de andere ouder in het nieuwe embryo. De gene drive bevat ook een enzym dat het eigenlijke knippen doet.

Afbeeldingsbron, Getty ImagesAfbeelding bijschrift, Gene drives kunnen een ander gen uit een strook DNA knippen

Dus, wat is het nut van zo’n complexe technologie? Het is te hopen dat gene drives kunnen worden gebruikt om het aantal malariamuggen en andere plagen of invasieve soorten sterk te verminderen.

Dit proces is effectiever dan standaard DNA, omdat elk nageslacht de geïntroduceerde geneigenschap heeft, het zich veel sneller en verder verspreidt.

Een organisatie die hierin voorop loopt, is Target Malaria, dat gene drives heeft ontwikkeld die voorkomen dat muggen vrouwelijk nageslacht produceren. Dit is om twee redenen belangrijk: alleen de vrouwtjes bijten, en zonder vrouwtjes zal het aantal muggen kelderen.

Het kerndoel is om het aantal mensen dat sterft aan malaria sterk te verminderen – waarvan er volgens de Wereldgezondheidsorganisatie in 2020 helaas 627.000 waren.

Het zou ook de economische impact van de ziekte kunnen verminderen. Met 241 miljoen gevallen in 2020, voornamelijk in Afrika, kost malaria het continent naar schatting 12 miljard dollar (9,7 miljard pond) per jaar aan verminderde economische output.

Het financiële effect van invasieve soorten – alles van rietpadden tot koraalduivels, bruine slangen, fruitvliegen, zebraspieren en Japanse duizendknoop – is zelfs nog groter. Ze kosten de VS en Canada $ 26 miljard (£ 21 miljard) per jaar, volgens het National Invasive Species Information Center van het Amerikaanse ministerie van landbouw. Wereldwijd schat het de impact op $ 1,29 biljoen over de afgelopen 50 jaar.

Afbeeldingsbron, Getty Images Afbeeldingsbijschrift, De economische impact van malaria is aanzienlijk en veelomvattend, met absenteïsme op het werk en op school

Toch zeggen actievoerders als Liz O’Neill dat de risico’s van onvoorziene gevolgen, zoals de gene drive die leidt tot schadelijke en onvoorziene mutaties en domino-effecten, te groot zijn.

“Gene-drives zijn genetisch gemodificeerd op supercharged steroïden”, zegt ze. “Elke bezorgdheid die men zou hebben over het gebruik van genetische modificatie, is exponentieel meer verontrustend als we het hebben over gene drives, vanwege hoe ver en wijd ze zijn ontworpen om zich te verspreiden.”

New Tech Economy is een serie die onderzoekt hoe technologische innovatie het nieuwe opkomende economische landschap vorm gaat geven.

Hoewel de technologie nog niet is goedgekeurd voor gebruik in het wild, is er geen verbod op voortzetting van laboratoriumonderzoek ernaar. Na serieuze discussie in 2018 oordeelde het VN-Verdrag inzake Biodiversiteit dat dit mag doorgaan.

Dr. Jonathan Kayondo is hoofdonderzoeker voor Target Malaria in Oeganda. Hij wijst erop dat natuurlijke gene drives al bestaan ​​- domineren of ‘egoïstische genen’ die zwakkere overheersen. Hij benadrukt ook dat veiligheid de belangrijkste zorg blijft bij het blijven ontwikkelen van gemanipuleerde gene drives.

“Malaria is een van de oudste ziekten ter wereld en ondanks tientallen jaren van inspanningen sterft er nog elke minuut een kind aan malaria”, zegt hij.

Afbeeldingsbron, Target MalariaAfbeelding bijschrift, Target Malaria’s Dr. Jonathan Kayondo zegt dat veiligheid van het grootste belang is voor de voortdurende gene drive-tests

“Er is dringend behoefte aan innovatieve benaderingen, aangezien zowel de malariamug als de malariaparasiet steeds resistent worden tegen de huidige methoden. Gene drive-benaderingen zouden deel kunnen uitmaken van een geïntegreerde aanpak om malaria te bestrijden, als aanvulling op bestaande interventies.”

Dr. Kayondo voegt eraan toe dat Target Malaria doorgaat met het testen van gene drives op muggen aan het Imperial College in Londen en bij het Italiaanse onderzoeksbureau Polo GGB.

Hij voegt eraan toe: “Het project verloopt stap voor stap en in elke fase wordt de veiligheid van de technologie geëvalueerd.

“Voor elke fase en fase van het onderzoek wordt extern wetenschappelijk advies en onafhankelijke externe risicobeoordeling ingewonnen, en het project zal niet verder gaan als bewijs van bezorgdheid over de gezondheid van mens, dier of milieu de technologie onaanvaardbaar maakt voor deelnemende gemeenschappen en nationale regeringen.”

Een van ’s werelds baanbrekende ontwikkelaars van gene drives is de Amerikaanse bioloog Kevin Esvelt, een assistent-professor aan het Massachusetts Institute of Technology. Hij kwam voor het eerst met de technologie in 2013.

Afbeeldingsbron, Kevin Esvelt Afbeelding bijschrift, Prof Esvelt heeft een voortrekkersrol gespeeld bij de ontwikkeling van gene drive

Prof Esvelt zegt dat veiligheid de grootste zorg is, en het wordt ingebouwd in de nieuwste gene drive-technologie.

“Gezien het potentieel voor gene drives om hele wilde populaties en dus ecosystemen te veranderen, moet de ontwikkeling van deze technologie robuuste waarborgen en controlemethoden omvatten”, zegt hij.

Prof Esvelt voegt eraan toe dat deze technologie wordt geleverd door iets dat “daisy chain” wordt genoemd. Dit is waar een gene drive is ontworpen om na enkele generaties inert te worden. Of de verspreiding ervan elke generatie halveren totdat het uiteindelijk stopt.

Met behulp van deze technologie is het volgens hem mogelijk om de verspreiding van gene drives te beheersen en te isoleren.

“Een stad zou genetisch gemodificeerde organismen met zijn grenzen kunnen vrijgeven om de lokale bevolking te veranderen [of a particular organism] terwijl het de stad ernaast minimaal beïnvloedt”, zegt hij.