الاستراتيجيات السكانية لاستبدال النواقل مراقبة واستعمال pipientis الولبخية لمحرك الوراثية

اسمي الدكتور جيسون راسكون، وأنا أستاذ مساعد في كلية بلومبرج للصحة العامة بجامعة جونز هوبكنز في قسم الميكروبيولوجيا الجزيئية وعلم المناعة، وأيضاً في معهد جونز هوبكنز لأبحاث الملاريا. واهتمامي العام ينصب على العلاقة بين الوراثيات الخاصة بمجتمعات النواقل وعلم الأوبئة للممرضات المنقولة بالنواقل.

تعد الملاريا أهم الأمراض المنقولة بالنواقل في العالم اليوم، وهي مسبب رئيسي للوفيات؛ حيث تشير الإحصائيات المتفاوتة إلى أنها تودي بحياة ما بين مليون إلى 3 ملايين شخص سنوياً.

معظمهم أطفال دون سن الخامسة في أفريقيا، لذا فهي مشكلة جسيمة. وهذا ليس فقط من حيث معدلات الوفيات، بل إنها تشكل أيضاً عبئاً كبيراً من حيث المراضة والصحة العامة والأعباء الاقتصادية في تلك المناطق المصابة؛ إنها حقاً مشكلة.

كما تعلمون، تعد هذه المشكلة منتشرة في أمريكا الجنوبية وأفريقيا وآسيا، فهي بمثابة مشكلة عالمية وهي في طور الظهور مجدداً. لذا فإن نظام محرك الجينات هو ما يجعل هذه الاستراتيجيات ممكنة من الناحية الاقتصادية نظرياً. وتتمثل الفكرة في أنه يمكنك أساساً السيطرة على الجماعة الحشرية باستخدام عدد صغير جداً من الحشرات المعدلة.

أما بالنسبة للآلية، فإن آلية المحرك الجيني ستعمل على نشر تلك السمة عبر المجتمع بنسبة تكرار عالية. والطريقة التي يمكننا بها تصور ذلك هي أنه في الحالة الطبيعية، لنقل أنك قمت بتطوير حشرة معدلة جينياً تحمل نسخة واحدة من الجين، لأن هذه الحشرات تكون ثنائية الصيغة الصبغية عادةً، حيث تمتلك نسختين من كل كروموسوم.

وإذا تزاوجت هذه الكائنات مع نوع بري بناءً على الصدفة البحتة، فمن المتوقع أن يحمل 50% من نسلهم تلك السمة. ومن ثم، فإن 50% من هؤلاء النسل سيحملونها، وبالتالي ستتلاشى هذه السمة تدريجياً بمرور الوقت.

تنص آلية دفع الجينات (gene drive) على أنه من خلال مجموعة متنوعة من الآليات أو الاستراتيجيات المختلفة، ستحمل نسبة تزيد عن 50% من النسل هذه السمة. وبالتالي، فإن ترددها سيزداد فعلياً بمرور الوقت بدلاً من أن يتلاشى أو يبقى عند التردد نفسه. أولاً، نحتاج إلى نظام دفع جينات.

في الواقع، لا يوجد نظام محرك جيني قابل للتطبيق خارج المختبر. هناك عدد قليل من الأنظمة التي يمكن أن تعمل تحت ظروف معينة في بيئات مختبرية محكومة للغاية، ولكن ليس لدينا حقاً أي شيء وصل إلى المرحلة التي تمكننا من نشره فعلياً في المجموعات السكانية الطبيعية في الميدان. وهناك مجموعة متنوعة من آليات المحركات الجينية المختلفة التي يتم النظر فيها حالياً.

لكل منها مزاياها وعيوبها، لذا لا يبدو أن هناك نوعاً واحداً يتفوق بطبيعته على الأنواع الأخرى. وتعد بكتيريا Akia Pipi بكتيريا موروثة إجبارياً من الأم، وهي مرتبطة وثيقاً بـ Rickettsia، وتنتقل حصرياً من الأم إلى النسل على الأقل عبر الزمن الإيكولوجي.

إذًا تكون الأم مصابة، وتلد ذرية مصابة، بينما لا يكون الذكر مصابًا، وذلك عبر مجموعة متنوعة من الآليات المختلفة في الطبيعة. ومن المرجح أنها البكتيريا التكافلية الداخلية الأكثر انتشارًا على وجه الأرض، حيث يُقدر وجودها في ما يصل إلى 75% من جميع الحشرات المعروفة.

وهي تقوم بالتلاعب بتكاثر المضيف بطريقة تزيد من انتقالها إلى الجيل التالي. وبما أن الذكور يمثلون مضيفات مسدودة لهذه البكتيريا، فإنها تتخذ إجراءات لزيادة عدد الإناث المصابات. لذا، في أنظمة معينة، تقوم بتحويل الذكور جينياً إلى إناث وظيفية، أو تجعل الإناث جينياً في حالة لا تضطر فيها إلى التزاوج أبداً.

يمكن أن يكون لديهم ببساطة ذرية من الإناث المصابة التي تنجب بدورها ذرية من الإناث المصابة. والبعوض. تسبب بكتيريا Akia ظاهرة تسمى عدم التوافق السيتوبلازمي.

وهنا يأتي دور الذكور، فبما أنهم مضيفات طريق مسدود للبكتيريا، يتم استخدامهم كـ "أحصنة طروادة" لتقليل لياقة الإناث غير المصابات في المجتمع. فإذا تزاوج ذكر مصاب مع أنثى غير مصابة، فإنه يسبب لها العقم. أما الإناث المصابات فيبقين سليمات، سواء تزاوجن مع ذكر مصاب أو غير مصاب.

وبالتالي، يكون للإناث المصابات عدد أكبر من النسل لأن جميع عمليات التزاوج لديهن ليست عقيمة. ويكون هذا النسل مصاباً بدوره، مما يؤدي أيضاً إلى إنتاج عدد أكبر من النسل. وهذا يمكن أن يسمح لهذه البكتيريا بالانتشار بسرعة عبر المجموعات السكانية لتصل إلى تردد عالٍ.

تتمثل الفكرة في استخدام قدرة الـ akia على الانتشار عبر المجموعات كوسيلة لإدخال الجينات المستهدفة إلى تلك المجموعات. فمع انتشار الـ Akia، سينتقل الجين المستهدف، وليكن جين مقاومة الملاريا، عن طريق الارتكاز الجيني (genetic hitchhiking). وتنتشر الـ Akia على نطاق واسع في الحشرات.

إذا نظرت إلى البعوض عبر جميع أجناس البعوض، ستجد أن كل جنس تقريبًا مصاب. لا تصاب كل الأنواع داخل الجنس الواحد، ولكن هناك بعض الأنواع في كل جنس باستثناء anomolie. لا توجد إصابات طبيعية معروفة بـ anomolie.

لذا، ليست خلايا Anis gambier، ولا أي شذوذ آخر. وهذه في الواقع منطقة اهتمام رئيسية لمجموعتي البحثية؛ حيث نحاول إصابة Anis gambier، وقد تمكنا، على الأقل، من إظهار أن wbaa يمكنها إصابة خلايا Anis gambier.

إذًا نحن في عملية زراعة الخلايا. ونحن نحاول ألا ننقل من نظام زراعة الخلايا المختبري (in vitro) هذا إلى نظام بعوض حي (in vivo)، ولكن لم يقم أحد بذلك بالفعل بعد. لذا فإن هذا الأمر بسيط نسبيًا.

لديك قفص من البعوض الذي لا يحمل الجين الخاص بك، ولديك سلالة من البعوض تحمله، لنقل إنها مرتبطة بـ Akia أو أي آلية أخرى لمحرك الجينات. تقوم أساساً بتلقيح مجتمع القفص الساذج ببعوض من مجتمعك التجريبي، وذلك بترددات متنوعة ومختلفة، ثم تقوم بتربيتها، وتأخذ عينات عشوائية في كل جيل، وتستمر في القيام بذلك في كل جيل لمراقبة كيفية تغير تردد ذلك الجين بمرور الوقت. وبذلك يمكنك الاستمرار في هذه العملية لعدد معين من الأجيال.

يمكنك الاستمرار في تنفيذ ذلك حتى يصل الجين إلى تردد محدد مسبقاً أو حتى يفقد الجين. وهي في الواقع أنواع من التجارب المختبرية المباشرة للغاية؛ إذ تقتصر العملية ببساطة على تربية البعوض في كل جيل بالطريقة المعتادة.

لذا، هناك العديد من الاعتبارات الأخلاقية. أعتقد أن الأمر الأول هو ضرورة التأكد مما إذا كان هذا سيعمل بالفعل، وهل سيكون أفضل من الاستراتيجيات المتاحة حالياً؛ إذ يشعر الكثير من الناس بعدم الثقة بطبيعتهم تجاه الكائنات المعدلة وراثياً بشكل عام.

وبالتالي، نحتاج إلى القدرة على معالجة هذه المسألة. فعندما يتم إطلاق بعوض معدل وراثياً في، لنقل، الدولة (أ) التي ترغب في ذلك، بينما تقع الدولة (ب) في جوارها مباشرة وهي لا ترغب في ذلك، فإن هذا البعوض لن يحترم تلك الحدود. وبناءً على ذلك، إذا عملت آليات المحرك الجيني بالطريقة التي نريدها، فإن هذا الجين سينتشر، وسينقل هذا البعوض ذلك الجين أساساً إلى كل مكان ضمن النطاق الجغرافي لهذا النوع.

لذا، يجب معالجة هذه الأنواع من القضايا السياسية والأخلاقية والاجتماعية والقانونية بدقة تامة. فنحن بحاجة للتأكد من أننا لن نتسبب في تفاقم الأمور بدلاً من تحسينها. لذا، نرغب حقاً في فهم كل ما يحدث في البيئة قبل أن نقوم بإطلاقها بالفعل.

لذا، مرة أخرى، هناك فئتان مختلفتان؛ هناك العقبات العلمية وهي عقبات جسيمة، ولكننا نعمل على حلها، ومن ثم هناك العقبات الاجتماعية والأخلاقية والقانونية.

وأعتقد أننا سنتمكن مع مرور الوقت من معالجة المسائل العلمية. أعني أنه لا توجد حالياً آلية دفع جيني تعمل في البعوض وتكون قابلة للتطبيق. هناك بعض الدراسات الحديثة جداً التي تبدو واعدة للغاية في ذباب الفاكهة Drosophila، ولكن لم يتم نقلها إلى البعوض بعد.

لكنني أعتقد أن هذه هي نوعية الأمور التي نعمل عليها، وكما تعلمون، فقد أحرزنا تقدماً كبيراً في السنوات العشر أو الخمس عشرة الماضية. وسنحقق تقدماً كبيراً في السنوات العشر القادمة. وأعتقد حقاً أن القضايا العلمية قابلة للمعالجة في نهاية المطاف، ولكن بمجرد حصولنا على سلالات البعوض هذه المناسبة للإطلاق، سيتعين على الناس السماح لنا فعلياً بإطلاقها.

وأعتقد أن هذا النوع من العقبات سيكون أصعب بكثير في التغلب عليه من المسائل العلمية. وهو أمر سيستغرق الكثير من الوقت، وقد ينتهي الأمر بعدم رغبة الناس في قبولها.

وفي الواقع، كما تعلمون، لا يوجد الكثير مما يمكننا القيام به إذا كان هذا هو الحال في تلك المرحلة. وبشكل عام، هناك قدر كبير من التمويل؛ وأقصد هنا أننا نستطيع دائمًا الاستفادة من تمويل إضافي، ولكن المعاهد الوطنية للصحة (NIH)، ومنظمة الصحة العالمية، ومؤسسة غيتس يضخون بالفعل الكثير من الأموال في مكافحة الأمراض المنقولة بالنواقل.

الملاريا وحمى الضنك على وجه الخصوص. أعتقد أنه، كما تعلمون، فيما يتعلق بالأموال المتاحة، فهناك الكثير منها، ولا ينبغي أن تذهب جميعها إلى مجال واحد محدد، كما تعلمون، لا ينبغي أن تذهب كلها إلى البعوض المعدل وراثياً.

لا ينبغي أن يذهب كل التمويل إلى مبيدات الحشرات، ولكننا بحاجة حقاً إلى تنويع استراتيجياتنا ومحاولة معالجة هذه المشكلة من جميع الزوايا. ومع ذلك، فإن التمويل متاح.

أقصد أن التمويل صعب بالنسبة للجميع في الوقت الحالي، ولكن.