Genetika | Zvířata

Vyhubení moskytů přenášejících malárií klaplo. Zatím jen v laboratoři

  • Hejna komárů přenášející malárii zkolabovala po deseti generacích
  • Ke kolapsu je přivedl gen typu gene drive snižující plodnost samic
  • Zatím se vše odehrává výhradně v důkladně zabezpečených laboratořích
Vyhubení moskytů přenášejících malárií klaplo. Zatím jen v laboratoři

Malárie zůstává metlou tropů a subtropů po celém světě. Ročně jí onemocní více než 200 milionů lidí a půlmilion na tuto chorobu umírá. Léky označované souhrnně jako antimalarika sice dokážou onemocnění vyvolané parazitickým prvokem zimničkou léčit, ale nedostanou se vždycky včas a v dostatečném množství k těm, kteří je potřebují.

A stále častěji se objevují kmeny zimniček, které antimalarikům vzdorují. V roce 2001 se objevily i kmeny odolávající hlavnímu antimalariku artemisininu. Prevence choroby spočívá hlavně v používání moskytiér a v hubení komárů. Přitom se často používá DDT, které nebezpečný hmyz hubí a působí na něj dokonce i jako repelent.

Molekulární genetika nabízí hned několik možností, jak s malárií a dalšími chorobami přenášenými komáry bojovat. Na řadě míst světa už bylo úspěšně odzkoušeno vypuštění samců geneticky modifikovaných komárů. Tito samci nesají krev a nešíří infekční choroby. Páří se však s „divokými“ samičkami a přenášejí na ně uměle připravenou smrtící vlohu, která zabijí komára už během vývoje ve stádiu larvy.

Samci nesoucí tuto vlohu dokončili vývoj jen díky tomu, že byli odchováni v laboratorních podmínkách. Jejich larvy se vyvíjely ve vodě s vysokým obsahem antibiotika, které nedovolí, aby se smrtící vloha projevila. Larvy zplozené těmito samci se ale vyvíjejí v přírodě ve vodě bez antibiotika, a proto hynou.

Při nasazení těchto komárů v Brazílii se podařilo srazit populaci komárů na desetinu obvyklých počtů a výrazně tak omezit šíření tropické horečky dengue. V obavě ze šíření viru zika povolily americké úřady nasazení těchto komárů na Floridě.

Další možnost představují komáři, do jejichž organismu vědci vnesli bakterii Wolbachia pipientis. Tato bakterie žije v těle mnoha druhů hmyzu a potomstvu ji předává matka ve vajíčcích. Zajímavé je, že komár nakažený wolbachií nevykazuje žádné změny na organismu, ale je odolný k dalším infekcím včetně malárie. Pokusně už takové komáry vypustili do přírody např. v Austrálii.

Genová řetězová reakce

V roce 2015 představili američtí genetici Valentino Gantz a Ethan Bier světu zcela novou molekulárně genetickou „zbraň“ – tzv. gene drive. Jde o uměle vytvořený gen využívající revoluční technologii CRISPR/Cas9. Pro jeho dědění neplatí Mendelovy zákony. Stačí, aby živočich zdědil gene drive od jednoho z rodičů, a tento gen už se postará o to, aby se přepsal i do informace dodané druhým rodičem.

Zatímco tradičně mendelisticky děděný gen získá jen polovina potomků, gene drive dědí bez výjimky nejen všichni potomci v následující generaci, ale jeho nositeli budou také všichni potomci v dalších generacích. Gene drive se tak šíří populací jakousi obdobou řetězové reakce a je s to během několika generací „přepsat“ dědičnou informaci drtivé většiny příslušníků zasažené populace.

Když Gantz a Bier vnesli do hejna mušek octomilek pouhé 1% nositelů gene drive, v desáté generaci už v hejnu nacházeli prakticky jen nositele umělého genu. Podobné pokusy probíhají za nejpřísnějších bezpečnostních opatření, protože únik jediné mušky mimo laboratoř by s sebou nesl reálnou hrozbu „přepsání“ dědičné informace všech octomilek žijících v dané oblasti.

Úspěch i opatrnost

Hned několik vědeckých týmů vytvořilo kmeny přenašeče malárie komára Anopheles gambiae, kterým zajišťoval gen typu gene drive odolnost k nákaze původcem malárie. Takoví komáři by nedokázali chorobu přenášet. Bude se v jejich populaci gen šířit řetězovou reakcí podobně, jako tomu bylo u mušek octomilek v laboratoři Gantze a Biera?

To nikdo netuší, protože oba druhy hmyzu se svou biologií i poměry v dědičné informaci výrazně liší. Jasněji teď máme díky experimentu, který provedl tým Andrey Crisantiho z londýnské Imperial College. Výsledky pokusu byly publikovány ve vědeckém časopise Nature Biotechnology.

Crisanti a jeho spolupracovníci vnesli do dědičné informace komára Anopheles gambiae gene drive, který narušuje plodnost samic. Samci jsou normálně plodní a šíří vlohu na potomky. Vědce zajímalo, jestli se vloha bude šířit populací a jestli se mezi komáry neobjeví jedinci, kteří budou k účinku gene drive odolní.

Výsledky experimentu jsou přesvědčivé. Gene drive dosáhl stoprocentního rozšíření v populaci během 7 až 11 generací a vědci ani v jednom případě nepozorovali vznik odolných jedinců. Komáří populace, jejíž samičky měly silně narušenou plodnost, nakonec zkolabovala.

V příhodných podmínkách tropů zplodí komár Anopheles gambiae deset generací za jediný rok. Nasazení gene drive proti komárům přenášejícím malárii, horečku dengue nebo virus zika by tak mohlo být velmi účinné a efekt by se dostavil poměrně rychle.

Crisanti přesto varuje před vypuštěním komárů s gene drive do přírody. Ekologické následky lze zatím jen těžko odhadnout, i když předběžné studie naznačují, že vyhubení komára nemá na tropické ekosystémy závažnější dopad. Úplně vyloučit nelze ani vznik rezistentních kmenů komárů.

Bude zapotřebí provést celou řadu dalších experimentů v laboratorních podmínkách maximálně napodobujících poměry v tropické přírodě a pak se uvidí.

Pramen: Nature Biotechnology

Diskuze (16) Další článek: Nový Computer radí, jak na tvorbu a správu vlastního webu

Témata článku: Zdraví, Výzkum, Medicína, Austrálie, Artemis, Genetika, Zvířata, Malárie, Laboratorní podmínky, Jediný rok, Celý svět, Genus, Genetik, Celá řada, Vyhubení, Příhodná podmínka, Americký úřad, Vysoký obsah, Příslušník, Hejna, Zimnice, Drive, Brazílie, Molekulární genetika, Přenášený komár