Forskere udvikler myg, der ikke kan sprede malaria

Forskere har konstrueret myg, der bremser væksten af ​​malaria-fremkaldende parasitter i deres tarm og forhindrer overførsel af sygdommen til mennesker.

Den genetiske modifikation får myg til at producere forbindelser i deres tarme, der hæmmer væksten af ​​parasitter, hvilket betyder, at de næppe når myggenes spytkirtler og føres videre i et bid, før insekterne dør.

Indtil videre har teknikken vist sig dramatisk at reducere muligheden for malariaspredning i laboratoriemiljøer, men hvis den er bevist sikker og effektiv i virkelige omgivelser, kan den tilbyde et kraftfuldt nyt værktøj til at hjælpe med at eliminere malaria.

Innovationen, af forskere fra Transmission:Zero-teamet ved Imperial College London, er designet, så den kan kobles sammen med eksisterende "gene drive"-teknologi for at sprede modifikationen og drastisk reducere malariatransmissionen. Holdet søger i retning af feltforsøg, men vil grundigt teste sikkerheden af ​​den nye modifikation, før det kombineres med et gendrev til test i den virkelige verden.

Samarbejdspartnere fra Institute for Disease Modeling ved Bill og Melinda Gates Foundation udviklede også en model, der for første gang kan vurdere virkningen af ​​sådanne ændringer, hvis de bruges i en række afrikanske omgivelser. De fandt ud af, at modifikationen udviklet af Transmission:Zero-teamet kunne være et effektivt værktøj til at nedbringe tilfælde af malaria, selv hvor transmissionen er høj.

Resultaterne af modifikationsteknologien i laboratoriet og modelleringen offentliggøres i dag i Science Advances .

Forsinke parasitudvikling

Malaria er fortsat en af ​​verdens mest ødelæggende sygdomme, der bringer omkring halvdelen af ​​verdens befolkning i fare. Alene i 2021 inficerede den 241 millioner og dræbte 627.000 mennesker, for det meste børn under fem år i Afrika syd for Sahara.

Med-førsteforfatter til undersøgelsen Dr. Tibebu Habtewold, fra Institut for Biovidenskab ved Imperial, siger, at "siden 2015 er fremskridtene med at tackle malaria gået i stå. Myg og de parasitter, de bærer på, bliver resistente over for tilgængelige interventioner såsom insekticider. og behandlinger, og finansieringen er steget. Vi er nødt til at udvikle innovative nye værktøjer."

Sygdommen overføres mellem mennesker, efter at en hunmyg bider en, der er inficeret med malariaparasitten. Parasitten udvikler sig derefter til sit næste stadie i myggens tarm og rejser til dens spytkirtler, klar til at inficere den næste person, myggen bider.

Imidlertid lever kun omkring 10 % af myggene længe nok til, at parasitten udvikler sig langt nok til at være smitsom. Holdet havde til formål at forlænge oddsene yderligere ved at forlænge den tid, det tager for parasitten at udvikle sig i tarmen.

Transmission:Zero-holdet modificerede den vigtigste malariabærende myggeart i Afrika syd for Sahara:Anopheles gambiae. De var i stand til at gøre det sådan, at når myggen indtager et blodmåltid, producerer den to molekyler kaldet antimikrobielle peptider i dens tarme. Disse peptider, som oprindeligt blev isoleret fra honningbier og afrikanske frøer, hæmmer malariaparasittens udvikling.

Dette medførte et par dages forsinkelse, før det næste parasitstadium kunne nå myggenes spytkirtler, på hvilket tidspunkt de fleste myg i naturen forventes at dø. Peptiderne virker ved at forstyrre parasittens energistofskifte, hvilket også har en vis effekt på myggen, hvilket får dem til at få en kortere levetid og yderligere mindske deres evne til at videregive parasitten.

Med-førsteforfatter til undersøgelsen Astrid Hoermann, fra Institut for Biovidenskab på Imperial, siger, at "i mange år har vi forgæves forsøgt at lave myg, der ikke kan blive inficeret af parasitten eller dem, der kan fjerne alle parasitter med deres immunsystem. At forsinke parasitternes udvikling inde i myggen er et konceptuelt skift, der har åbnet mange flere muligheder for at blokere malariatransmission fra myg til mennesker."

Spredning af ændringen

For at bruge den genetiske modifikation til at forhindre malariaspredning i den virkelige verden, skal den spredes fra laboratorieopdrættede myg til vilde. Normal krydsning ville sprede det til en vis grad, men fordi modifikationen har en 'fitness-omkostning' i form af reduceret levetid, ville den sandsynligvis hurtigt blive elimineret takket være naturlig udvælgelse.

Gendrift er et yderligere genetisk trick, der kan føjes til myg, og som ville medføre, at antiparasittens genetiske modifikation fortrinsvis nedarves, hvilket gør den spredt mere bredt blandt alle naturlige populationer.

Fordi denne strategi er så ny, ville den kræve ekstremt omhyggelig planlægning for at minimere risici før eventuelle feltforsøg. Transmission:Zero-teamet skaber derfor to separate, men kompatible stammer af modificerede myg – en med antiparasitmodifikationen og en med gendrevet.

De kan derefter teste anti-parasitmodifikationen alene først, og kun tilføje gendrevet, når det har vist sig at være effektivt.

Medforfatter Dr. Nikolai Windbichler, fra Institut for Biovidenskab ved Imperial, siger, at de "nu sigter på at teste, om denne modifikation kan blokere malariatransmission, ikke kun ved hjælp af parasitter, vi har opdrættet i laboratoriet, men også fra parasitter, der har inficerede mennesker. Hvis dette viser sig at være sandt, så vil vi være klar til at tage dette til feltforsøg inden for de næste to til tre år."

Endnu et våben i arsenalet

Sammen med partnere i Tanzania har holdet oprettet en facilitet til at generere og håndtere genetisk modificerede myg og udføre nogle første tests. Disse omfatter indsamling af parasitter fra lokalt inficerede skolebørn for at sikre, at modifikationen modvirker de parasitter, der cirkulerer i relevante samfund.

De risikerer også fuldt ud at vurdere eventuelle potentielle udslip af modificerede myg, idet de tager højde for eventuelle potentielle farer og sørger for, at de har buy-in fra lokalsamfundet. Men de håber på, at deres indgriben i sidste ende kan hjælpe med at udrydde malaria.

Medforfatter professor George Christophides, fra Institut for Biovidenskab på Imperial, siger, at "historien har lært os, at der ikke er nogen sølvkugle, når det kommer til malariabekæmpelse, så vi bliver nødt til at bruge alle de våben, vi har på vores disposal and generate even more. Gene drive is one such very powerful weapon that in combination with drugs, vaccines and mosquito control can help stop the spread of malaria and save human lives." + Udforsk yderligere

Simple genetic modification aims to stop mosquitoes spreading malaria