Zaszczepmy owady
Natknąłem się ostatnio na infografikę przedstawiającą „najbardziej śmiercionośne gatunki zwierząt”. Pierwsze miejsce człowiek, drugie komar. O ile ludzie jak najbardziej zasłużyli sobie na podium, to komary znalazły się tam trochę mimowolnie. Samo ukąszenie owada nie jest „śmiercionośne”, niebezpieczne są pasożyty i wirusy, które przenosi.
Według Światowej Organizacji Zdrowia corocznie ponad milion ludzi, głównie dzieci do 5. roku życia, umiera w wyniku chorób przenoszonych przez komary. Większość zabija malaria, ale swoje zbiera też denga, gorączka zachodniego Nilu czy żółta febra. Mijają lata, co pewien czas wybuchają epidemie, a wciąż brakuje niezawodnych metod szczepień i leczenia każdej z nich.
Jeszcze lepiej byłoby zapobiegać niż leczyć, a najoczywistszą metodą prewencyjną jest po prostu pozbycie się komarów. W wielu miejscach na świecie stosowano już opryski, które na krótki czas zmniejszały ich liczebność (przy okazji zabijając wszystkie inne owady), lecz po czasie powracały one uodpornione na pestycydy.
Skoro konwencjonalne trutki zawodzą, z odsieczą przybywa nauka. Na podstawie dwóch przykładów przyjrzyjmy się, jak metody inżynierii genetycznej mogą pomóc w ograniczeniu występowania chorób przenoszonych przez komary. Pierwsza z opisanych metod może już wkrótce trafić do tropików, druga wciąż pozostaje w sferze rozważań i początkowych eksperymentów.
1. Aedes aegypti (wirus dengi) i Wolbachia.
Komar z gatunku A. aegypti jest głównym nosicielem wirusa powodującego gorączkę dengi. W zasięgu jego występowania mieszka 2,5 mld ludzi, a na chorobę, którą przenosi, nie ma ani szczepionki, ani lekarstwa. Z kolei Wolbachia to dosyć popularny wśród owadów rodzaj bakterii symbiotycznej. Jej wszędobylstwo wiąże się z szybkością i sposobem, w jaki opanowuje populacje infekowanych organizmów. Bakteria przekazywana jest potomstwu przez samice, niezależnie od tego, czy samiec, z którym kopulują, jest nosicielem czy nie. Natomiast jajeczka tych zdrowych w przypadku parowania z zarażonym samcem nie wytwarzają zarodków.
Zainteresowanie wolbachią wzrosło w końcówce ubiegłego wieku, gdy odkryto szczep wMelPop. W przeciwieństwie do kuzynów jest on wysoce wirulentny, a namnaża się tak intensywnie, iż komórki, które zainfekował, w krótkim czasie wyglądają jak torby popcornu (stąd nazwa) i pękają. Sczep ten, odkryty u muszki owocowej, szybko udało się zmodyfikować tak, żeby zabijał komary. Najlepsze jest jednak to, że wMelPop nie tylko skraca średnią życia owadów, ale jako efekt uboczny sprawia, iż nabierają one pewnego rodzaju odporności na wirusy.
W 2011 roku stworzono szczep wMel, który nie zabija komarów, lecz wciąż zapewnia im odporność na wirusa dengi. Pierwsze testy z użyciem Wolbachii wMel w terenie odbyły się w północnej Australii. Zakończyły się sukcesem, gdyż w krótkim czasie po wprowadzeniu szczepu do środowiska 90 proc. owadów posiadało bakterię odporności na wirus denga. Podobne próby przeprowadzane są obecnie w Wietnamie, Brazylii i innych rejonach Australii. Potrzeba jeszcze sporo czasu, żeby ocenić, czy obecność wMel obniży liczbę zachorowań na gorączkę dengi w tych rejonach, lecz prognozy wyglądają optymistycznie.
2. Anopheles gambiae, Plasmodium malariae i CRISPR-Cas9.
Komar A. gambiae okryty jest złą sławą ze względu na zarodźca malarii, którego przenosi. W zasięgu jego występowania mieszka około 40 proc. ludzkiej populacji, a narażeni są gównie ci najbiedniejsi i najsłabsi. Natomiast metodzie CRISPR-Cas9 poświęciłem już odrębny wpis miesiąc temu (tutaj).
Jedną z możliwości, jakie daje ta technika, jest modyfikacja genomu całego gatunku w dosyć krótkim czasie. Zazwyczaj mutacja w pojedynczym organizmie nie wpływa na całą populację. Dzieje się tak dlatego, że zmiana genetyczna w jednym z chromosomów przekazywana jest tylko połowie potomstwa. Jednak CRISPR-Cas9 pod pewnymi warunkami umożliwia mutacji obecnej w jednym chromosomie „przekopiować” się na drugi z pary. W ten sposób całe potomstwo będzie posiadało wybraną modyfikację genetyczną i szybko rozprzestrzeni się ona wraz z kolejnymi pokoleniami.
Możemy więc genetycznie zmodyfikować wybrany gatunek komara tak, by charakteryzował się znacznie skróconą długością życia. Cecha taka, choć niepożądana, nie zostanie wyeliminowana z populacji, gdyż dzięki CRISPR-Cas9 przekazywana będzie kolejnym pokoleniom. Dlatego w kilka generacji można znacznie ograniczyć lub wyeliminować cały gatunek ze środowiska.
Mało prawdopodobne, by CRISPR-Cas9 czy wMelPop zostały kiedykolwiek użyte w celu całkowitego pozbycia się komarów. Wymagałoby to wprowadzenia do środowiska genetycznie modyfikowanych organizmów i usunięcia jednego z ogniw łańcucha pokarmowego. Rozwiązania takie, delikatnie mówiąc, nie wzbudzają ogólnego entuzjazmu. Realniejszym podejściem byłoby wprowadzenie komarom mutacji, które nie powodują śmierci, a jak w przypadku wolbachii wMel nadają odporność.
Są szczepy wolbachii dające odporność A. gimbiae na zarodźca malarii i nic nie stoi na przeszkodzie, by użyć CRISPR-Cas9 w walce z A. aegypti. Tak naprawdę opisane techniki są na tyle potężne, że jedyne, co nas ogranicza, to wyobraźnia.
W Polsce co roku rośnie liczba zachorowań na przenoszone przez kleszcze boreliozę i pokleszczowe zapalenie mózgu (PZM). Skoro istnieją gatunki wolbachii będące symbiontami kleszczy, prawdopodobnie można je zmodyfikować tak, by nadawały im odporność na wirus PZM (flaviwirus tak samo jak denga) lub krętka boreliozy. CRISPR-Cas9, podobnie jak w przypadku komarów, wykorzystać można do eliminacji/modyfikacji innych niepożądanych przez nas gatunków, takich jak wspomniane kleszcze czy bardzo medialny ostatnio barszcz Sosnowskiego.
Karol Fiedorczuk
Źródła: Kevin M Esvelt, Andrea L Smidler, Flaminia Catteruccia, George M Church (2014). Emerging technology: Concerning RNA-guided gene drives for the alteration of wild populations eLife, 3 : 10.7554/eLife.03401,
Walker, T., Johnson, P., Moreira, L., Iturbe-Ormaetxe, I., Frentiu, F., McMeniman, C., Leong, Y., Dong, Y., Axford, J., Kriesner, P., Lloyd, A., Ritchie, S., O’Neill, S., & Hoffmann, A. (2011). The wMel Wolbachia strain blocks dengue and invades caged Aedes aegypti populations Nature, 476 (7361), 450-453 DOI: 10.1038/nature10355
Eliminate Dengue, WHO
Ilustracja i licencja: 1 (CC)
Komentarze
A co na to KRK oraz Duda?. Czyżto nie Pan Bóg w swojej dobroci, stworzył komara (patrz Genesis-1), aby nas tu na ziemi kąsał? Co na to powiedzą teolodzy?
Uff!
Pomysły Zalewskiego na modyfikacje genetyczne roślin to w porównaniu zabawa dla dzieci. Aż się zimno robi. Bo co by było gdyby takie modyfikacje genetyczne przeniosły się na prątki gruźlicy albo wirusy odry, polio i paru innych radosnych chorób i uodporniły je na zwalczanie. Nie mówiąc o sukcesach wirusa grypy w redukowaniu liczby ludzi na świecie. Porównywalne z malarią.
Takie myśli przychodzą chyba każdemu i nie jest dobrze, że autor z góry i od razu na nie nie odpowiada i nie pokazuje, w jaki sposób dba się tutaj o bezpieczeństwo. Wydaje mi się, że nie wolno pisać tego typu artykułów bez z usuwania nawet najdrobniejszego cienia wątpliwości. Bo zasiany strach kiełkuje i jest już potem nie do wyplenienia.
Dlatego bardzo proszę o branie tych obaw zawsze pod uwagę i rozwiewanie ich na zapas i bez jakichkolwiek wątpliwości. I tak będą protesty ale po co je podsycać. Każda z metod jest obiecująca ale zebrane razem działają bardziej jak zagrożenie naszego zdrowia nich jego ochrona. Proszę pamiętać o tym przy pisaniu.
P.S. Europa ma problem z komarami tygrysimi. Zawleczone do Włoch w starych oponach z USA ale i z Azji występują w Hiszpanii, płd Francji i nawet Niemczech. To one roznoszą dengę i przypadki tego już były. Ostatnio policja hiszpańska kontroluje czy wędrują na północ z turystami w samochodach. Tym do Polski niedaleko.
@ Vera
co właściwie znaczy ” prątki gruźlicy albo wirusy odry, polio i paru innych radosnych chorób i uodporniły je na zwalczanie.”, bo jest to, zwłaszcza w odniesieniu do wirusów, kompletnie bez sensu?
Skóra mi cierpnie na myśl, nad czym teraz pracuje DARPA.
@mpn
A ja myślę, że cały ten twój wpij jest „kompletnie bez sensu”. Nie potrafisz odnieść się do sensu i celu wpisu, wyszukujesz jakąś drobnostkę i wymądrzasz nie na temat. To wieczne narzekanie i krytykanctwo z powodu wydumanych niezgodności. Jak wiesz lepiej to napisz coś mądrzejszego a jak nie to się zamknij. I pisz na temat.
@Vera
Nie jestem pewny czy calkowicie rozumiem Twoje obawy ale postaram sie je rozwiac. Modyfikacje wykonane w organizmie jak komar nie moga przeniesc sie na wirusy czy bakterie, a nawet gdyby mogly nie mialoby to znaczenia.
Jezeli zmodyfikujemy komara tygrysiego tak by nabyl mutacji ‚*’ w genie ‚A’, ktora da odpornosc na denge, to A* nie pojawi sie u wirusow grypy gdyz geny nie ‚przenosza sie’ w ten sposob. Tak jak nie wyrosly Ci piora po zjedzeniu kurczaka. Nawet gybys spedzil(a) jakis czas w laboratorium i za pomoca metod inzynierii genetycznej umiescil(a) *A w genomie wirusa grypy to nic sie nie zmieni. *A dziala tylko w komarze tygrysim i chroni tylko przed denga.
Mozna dyskutowac co by bylo gdyby *A zabijal komary tygrysie. Byc moze ich usuniecie spowodowaloby smierc pewnych gatunkow pajakow lub ich miejsce zajelby inne komary. Osobiscie nie sadze by wplynelo to w jakis negatywny sposob na srodowisko szczegolnie, ze jest to gatunek ‚zawleczony’. Barszcz Sosnowskiego to kolejny przyklad gatunku ktory w kilka(nascie) lat moglibysmy zwalczyc bez uzycia herbicydow. Nie wiem czy ktos w Polsce prowadzi takie prace ale uwazam ze byloby warto.
Szanowny KF
Ale ja nie mam tego typu obaw. Osobiście nawet przyznaję, że w pisanie o przenoszeniu zmian genetycznych z komara na wirusa wiele sensu nie ma. Problem, że to jest jednak kwintesencja i jądro ideologii przeciwników GMO. Mnie chodzi raczej o precyzję pisania i mówienia. Zostawianie jakichkolwiek wątpliwości rodzi strachy. A kiedy się one zinstytucjonalizują, nie ma już odwrotu. Dlatego ostrzegam przed zostawianiem jakichkolwiek furtek. A za taką furtkę uważam hurraoptymizm i wiarę, że uda się jakikolwiek problem rozwiązać do końca. W przypadku zbóż GMO okazało się, że chwasty się uodparniają, glyphosat jest chyba rakotwórczy a jedyni, którzy z tego mają korzyść to wiadomo kto. I to prowadzi do kontrolowania całego świata przez kilku cwaniaków. Dopóki są szlachetni to dobrze, ale na stałe prędzej można by liczyć na szlachetność wirusa eboli.
Piszę bo akurat dzisiaj czytam o starcie europejskiego projektu badawczego elektrowni atomowych na bazie płynnej soli. Niestety, podobny błąd autora, optymizm bez omówienia problemów i niebezpieczeństw, spowodował wylew hejterów, którzy już z góry wiedzą, że to będzie produkcja uranu do bomb, itp. A szkoda bo to na pewno lepsze rozwiązanie niż przestarzałe technologie przyszłej polskiej elektrowni atomowej.
Mimo wszystko szkoda, że dyskusje w PL takiego poziomu nie osiągają.
@Vera
O, już się zaczyna chamstwo. Mam się zamknąć, bo niewygodnie czytać, że się wypisuje bzdury? Bo się wymaga pisania z sensem zamiast pisania, co ślina na język przyniesie? Nieładnie.
SZANOWNY GOSPODARZU
Proszę usunąć komentarz Vera
7 września o godz. 14:22
z uwagi na chamstwo w powstaci „jak nie to się zamknij.”
Odpisywanie natychmiast na krytyczny wpis może być hejtem. Lepiej „dać sobie siana”, odreagować, poczekać, ułożyć w głowie. Czas łagodzi.
@JackT
Racja i uznanie. Siano jest dobre na wszystko.