Sind genetische Waffen die besten Instrumente zur Bekämpfung der Zika-Virus? (Op-Ed)

David O'Brochta ist Professor in der Abteilung Entomologie am Institut für Biowissenschaften und Biotechnologie-Forschung an der University of Maryland - College Park. Er studiert genetische Technologien für den Einsatz in Insekten und die Anwendung dieser Technologien zu erkunden, die Physiologie und Genetik, die einige Mücken hervorragende Vektoren des menschlichen Krankheitserreger machen. David O'Brochta hat keine Interessenkonflikte bezüglich des Inhalts dieses Stückes. Er trug dieses Artikels auf Leben Wissenschaft Experten stimmen: Op-Ed & Einblicke.

Die unerwartete Risiken ungeborene Kinder erscheinen vor aus der Zika Virus haben erneuerte Aufmerksamkeit auf die Bedeutung der Moskito-Kontrolle im öffentlichen Gesundheitswesen gezogen, aber der Zika-Ausbruch nicht unbedingt rechtfertigt die sofortige Anwendung der neu – und relativ ungetestet-Moskito-Steuerelemente.

Moskito-Kontrolle beinhaltet heute eine Kombination von chemischen Insektiziden töten Erwachsene und Larven, natürliche Insektizide von Bacillus -Bakterien und Beseitigung von Moskito Lebensräumen wie stehendes Wasser produziert.

Die standard Ansätze zur Kontrolle von Mücken

Im Allgemeinen ist das Verhältnis zwischen der Anzahl von Mücken und die Anzahl der Viren oder Parasiten Infektionen nicht direkt. Halbierung der Moskito-Bevölkerung, ist zum Beispiel nicht die Infektionsrate um die Hälfte, wenn überhaupt reduzieren. Wie viele infizierte Mücken dort sind und wie viele Bisse, die es braucht, um eine Infektion zu erwerben bestimmen, wie viel eine Moskito-Bevölkerung muss reduziert werden, bevor es auf die öffentliche Gesundheit auswirkt. Also einfach einige Moskitos töten wird nicht unbedingt hilfreich, obwohl es fühlen kann, wie es ist. Alle Anstrengungen müssen im Hinblick auf öffentliche Gesundheitsergebnisse bewertet werden. [5 Wissenswertes über Zika-Virus]

"Low-Tech" Ansätze können darüber hinaus wirksam sein – wie entfernen von Quellen an stehenden Gewässern rund um Wohnungen zu Kontakt mit Aedes Aegypti, der Vektor der Zika in Südamerika oder Sprühen Insektizide, Erwachsene, zu töten oder stehendes Wasser zu entwickelnden Moskitos töten chemische oder natürliche Insektizide zuweisen.

Es gibt keine neue Allheilmittel zur Bewältigung der aktuellen Gefahren von Zika-infizierten Aedes Aegypti. Eine schnellere und wirksamere Antwort kann entstehen bessere Organisation der bestehenden lokalen Moskito-Control-Programme bietet ihnen die Ressourcen, die sie benötigen, um Low-Tech-Lösungen wie z. B. Insektizid-Anwendungen zu implementieren und die Quellen der Mücken zu reduzieren. Obwohl relativ low-Tech, diese Anstrengungen erfordern, Menschen, Ausrüstungen und Zubehör, sowie starke Gemeinschaftsunterstützung zu implementieren.

Gen Krieg gegen Zika

Während Low-Tech-Strategien berücksichtigt werden müssen, Genetik-basierte "High-Tech"-Strategien haben ihre Vorteile und ihre Forschung und Entwicklung sind voll und ganz gerechtfertigt.

Die Gentechnik von der British Biotech-Firma Oxitec entwickelt und eingeführt in Aedes Aegypti ist eine Variante einer erprobte Herangehensweise als die sterile-Insekten-Technik. Die sterile-Insekten-Technik wurde in den meisten Fällen um landwirtschaftliche Schädlinge wie die Mittelmeer-Fruchtfliege (Ceratitis Capitata) und der Screwworm (Cochliomyia Hominivorax) angewendet.

Diese Strategie umfasst die große Zahl von "Smart Bomb"-wie männliche Insekten in den wilden Schädlingspopulation wo sie ihre tödliche genetische Last liefern freigesetzt. Im Falle der sterile Insekt-Technik veröffentlicht das Sperma der Männer in den wilden tragen eine große Anzahl von genetischen Mutationen durch Strahlung induziert, die die Männchen steril machen. Ahnungslose wilde Weibchen Paarung mit diesen sterilen Männchen werden keine Nachkommen produzieren.

OXITEC die männlichen Mücken, die in die freie Wildbahn entlassen werden enthalten Gene, in die sie das Insekt Genom eingefügt, die die Nachkommen aus wilden Weibchen, die mit diesen Männchen sterben verursachen wird. Die Gene von Oxitec in ihre Mücken eingefügt sind tödlich für die Entwicklungsländer Mücken – diese Insekten eine tödliche genetische Last tragen. Die sterile Insekt-Technik und Oxitecs Ansatz erfordern die Fähigkeit der wachsenden Vielzahl dieser Smart-Bombe-wie Insekten. Einige sterile-Insekten-Steuerungsprogramme wachsen und lassen Millionen von Insekten pro Woche.

Diese Genetik-basierte Strategien erfordern Konstante Eingabe — die regelmäßige Produktion und Freisetzung von Insekten – aber eins Genetik basierende Ansätze sind besonders gut bei Populationen, die bereits bei niedrigen dichten sind reduziert. Die veröffentlichten Insekten, die entweder steril oder eine tödliche genetische Last tragen aktiv suchen Freunde, sie zu finden, auch wenn ihre Zahl niedrig sind. Insektizide können das nicht, und die besten Bemühungen, Websites zu entfernen, wo Insekten wie Pools von stehendem Wasser, schlüpfen, lassen noch verbleibende Bevölkerung.

Künftige Kontrollen

So genannte gen-Antriebssysteme sind Genetik-basierte Ansätze, die benötigen keine große und kontinuierlicher Eingaben und "selbsttragende." Genetischer Antrieb bezieht sich im Allgemeinen auf Gene oder Kombinationen der Gene in der Häufigkeit innerhalb einer Population rapide weil jene Gene bevorzugt an die nächste Generation weitergegeben werden. Diese genetische Antriebssysteme können verwendet werden, um Gene durch Moskito-Populationen, z. B. zu verbreiten, die Übertragung des Virus oder Geschlechtverhältnisse oder einige andere Phänotyp, der den Insekten weniger eine Bedrohung für die menschliche Gesundheit macht auswirken. Aber diese Systeme sind nicht einfach zu entwickeln, und während viel versprechende Ergebnisse zeigen rasche Ausbreitung im Labor, die Bevölkerung wurde berichtet, wie sich diese Systeme in natürlichen Populationen verhält derzeit unbekannt ist.

Die Insekten Forschungsgemeinschaft Erfahrungen mit maßgeschneiderten gen-Antriebssysteme befinden sich noch in das Modell T-Stadium der Entwicklung, obwohl das Geschlechtverhältnis Verzerrung System basierend auf einer einzigartigen DNA-schneiden-Enzym Meganuclease namens unter Prüfung von Austin Burt und Kollegen im Rahmen eines Gates-Stiftung finanzierten Projekts liegt in der Nähe getestet unter Feld-ähnlichen Bedingungen in Afrika und sieht vielversprechend aus. Diese genetische-Drive-System bewirkt, dass Männer nur Spermien mit einem y-Chromosom männlich-Bestimmung zu produzieren und folglich Weibchen Paarung mit einem Laufwerk-haltigen männlichen werden nur männliche Nachkommen produzieren und jene Männer haben die gleiche Wirkung auf Frauen, mit denen sie sich Paaren. Diese Situation ist unerträglich und die Moskito-Bevölkerung wird abstürzen. Dies ist ein spannender Ansatz zur Steuerung schwerlich Kontrolle African Malaria Mücke, Anopheles Gambiae.

Vor kurzem entwickelte gen Bearbeitung Technologie basierend auf CRISPR/Cas9 verwendet wurde, um gen Laufwerke in Malariamücken zu erstellen, die Ähnlichkeiten aufweisen, welche Burt und Kollegen mit einem Meganuclease außer anstelle verzerren Geschlechtverhältnisse erstellt, das Gen-Laufwerk in einem Fall reduziert weibliche Ergiebigkeit und in einem anderen trug es ein Gen mit dem Potenzial, die Mücke Anfälligkeit zur Infektion von Malaria-Parasiten zu reduzieren. Diese Fälle waren experimentelle Demonstrationen, und diese Strategien in etwas, das in der Praxis getestet werden kann wird wahrscheinlich dauern fünf bis 10 Jahren. [Bedeutet Zika Ursache Mikrozephalie? CDC sucht weitere Antworten]

Die Zeit wird zeigen, wenn gen-Antriebssysteme eine neue Form von Insektengift geworden. Natürlich ist die Idee der lokal Beseitigung Insektenarten kein außen- oder sogar umstritten Konzept. Immerhin soll lokale Beseitigung der Insektizid-Anwendungen durch die Bauern auf ihren Feldern, Beamte des öffentlichen Gesundheitswesens in Städten und sogar Hausbesitzer in ihren Hinterhöfen.

Jetzt wir sprechen über das tun es auf eine sehr spezifische, nonchemical Weise — und in diesem Zusammenhang gen-Antriebstechnologien für einige Situationen sehr attraktiv aussehen und sicherlich rechtfertigen erhöhte Aufmerksamkeit von Forschern. Ich bin optimistisch, dass entwickelt und gegen Arten verwendet werden solche Aedes Aegypti, in Brasilien oder den USA ist eine gebietsfremde invasiven Arten deren Entfernung von diesen Orten kein Akt der Umweltzerstörung aber Restaurierung ist. Gen-Drive-Technologie ist zu unreif, um mit der aktuellen Zika-Krise zu helfen, aber innerhalb der nächsten zehn Jahre ist es wahrscheinlich, dass es eine Reihe von neuen Optionen auf dem Tisch zur Steuerung von Moskito-Populationen.

Alle Experten stimmen Fragen und Debatten zu folgen – und werden Sie Teil der Diskussion – auf Facebook, Twitter und Google +. Die Meinungen sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Meinung des Herausgebers. Diese Version des Artikels erschien ursprünglich am Leben Wissenschaft.