Forscher vom Imperial College in London haben in einem Labor eine Trojanische Gentechnik eingesetzt, um eine Population von Mücken, die Malaria übertragen, in weniger als elf Generationen zu vernichten.
Ausgerüstet mit einer CRISPR-Gen-editierten Sterilisationsmutation infiltrierten Biologen eine Gruppe von Anopheles gambiae und führten die tödliche Genmodifikation nur bei einigen der ahnungslosen Insekten ein. Wie Megan Molteni für Wired berichtet, hat die Mutation ihre heimtückische Aufgabe innerhalb von sieben bis elf Generationen vollendet, die Sterilität schnell über die Bevölkerung verbreitet und den Aufstieg eines mächtigen - wenn auch umstrittenen - Werkzeugs im weltweiten Kampf gegen Malaria signalisiert.
Die in Nature Biotechnology neu veröffentlichten Ergebnisse des Imperial-Teams sind eine der ersten erfolgreichen Anwendungen der Gen-Drive-Technik. Gen-Antriebe widersprechen den Gesetzen der Genetik, indem sie die Wahrscheinlichkeit, dass ein Merkmal an die Nachkommen weitergegeben wird, erheblich erhöhen.
Laut Tina Hesman Saey von Science News hat der Gen-Antrieb der Forscher das Doublesex-Gen der Mücken verändert. Frauen, die zwei Kopien dieses mutierten Gens geerbt hatten, entwickelten Antennen und Klammern, die den Männchen ähnelten, so dass sie weder Eier legen noch ihre Beute beißen konnten. Männer und Frauen, die nur ein Exemplar erbten, blieben weitgehend unberührt.
Um den Erfolg ihres Genantriebs zu testen, füllten die Biologen zwei Käfige mit einer Mischung aus 300 weiblichen Mücken, 150 nicht betroffenen Männern und 150 gentechnisch veränderten Männern. In einer Käfigpopulation breitete sich das veränderte Gen in der siebten Generation auf alle Mücken aus, so dass die achte und letzte Generation keine Nachkommen mehr produzieren konnten. Die zweite Bevölkerung brauchte elf Generationen, um ebenfalls auszusterben.
Unter normalen Umständen haben Nachkommen eine 50-prozentige Chance, das gegebene Gen eines Elternteils zu erben. Wenn zum Beispiel eine männliche Mücke ein verändertes Gen trägt, könnte er es an eines seiner beiden Kinder weitergeben. Dann könnte der neu veränderte Genträger seinerseits das Gen an eines seiner beiden Kinder weitergeben und so weiter. Wenn Gen-Antriebe ins Spiel kommen, haben veränderte Gene jedoch eine viel höhere Wahrscheinlichkeit, sich auf die Nachkommen auszubreiten. Die oben erwähnte männliche Mücke könnte sein modifiziertes Gen an beide Kinder weitergeben, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass auch seine entfernten Nachkommen das Gen erben.
Das imperiale Team konnte "Resistenz" - eines der Hauptprobleme im Zusammenhang mit Genantrieben - umgehen, indem es auf das Doublesex-Gen abzielte, das keine Mutationen toleriert. Einer Pressemitteilung des Imperial College zufolge wurden frühere Experimente mit dem Genantrieb durch Gene vereitelt, die sich an Veränderungen anpassen, die von Forschern verursacht wurden, sodass sie normal funktionieren und dem Antrieb widerstehen können.
"Wir sagen nicht, dass dies zu 100 Prozent widerstandsfähig ist", sagt Leitautor Andrea Crisanti gegenüber Nicholas Wade von der New York Times. "Aber es sieht sehr vielversprechend aus."
Die Ergebnisse der Studie in freier Wildbahn zu reproduzieren, könnte Wissenschaftlern helfen, Malaria zu bekämpfen, eine Krankheit, die auf dem afrikanischen Kontinent weit verbreitet ist. Die Weltgesundheitsorganisation gibt an, dass im Jahr 2016 weltweit erstaunliche 216 Millionen Fälle (mit einer Zahl von 445.000 Todesopfern) verzeichnet wurden.
Dennoch birgt die Technologie erhebliche Risiken: Sobald ein Gen-Laufwerk in die Wildnis freigesetzt wird, kann es nicht einfach zurückgerufen werden. Und laut Wade können die Auswirkungen wahrscheinlich nicht auf ein einzelnes Land beschränkt werden, was bedeutet, dass die globale Insektenpopulation unerwünschten Nebenwirkungen ausgesetzt sein kann.
Die Biologin Ricarda Steinbrecher erklärt Rob Stein vom NPR, dass die Ausrottung einer ganzen Art zu Ökosystemabstürzen oder zur Entstehung anderer potenziell schädlicher Insektengruppen führen könnte. Jim Thomas, Mitgeschäftsführer der Technologie-zentrierten ETC-Gruppe, fügt hinzu, dass die Verteidigungsindustrie sogar Gentriebe in Kriegswaffen verwandeln könnte, die „giftige“ Substanzen über die gesamte Bevölkerung verbreiten.
Bevor diese Bedenken ausgeräumt werden können, müssen die Forscher mehrere Jahre damit verbringen, die Technologie zu optimieren. Wie BBC News berichtet, werden die Wissenschaftler im nächsten Schritt ihre Technik an größeren Populationen testen, die sich in weniger künstlichen Umgebungen befinden.
Die weltweite Ausrottung von Mücken, die Malaria übertragen, mag ein relativ weit entferntes Ziel bleiben, aber Kevin Esvelt, ein Biologe am Massachusetts Institute of Technology, der nicht an der Studie beteiligt war, sagt The New York Times 'Wade, dass die Weiterentwicklung der Genantriebstechniken der Schlüssel sein könnte —Trotz der potenziellen Risiken, die mit der Technologie verbunden sind.
Esvelt fasst zusammen: "Der bekannte Schaden von Malaria überwiegt bei weitem jeden möglichen ökologischen Nebeneffekt, der bisher vermutet wurde, auch wenn alle auf einmal aufgetreten sind."
