منع انتشار الملاريا وحمى الضنك عن طريق البعوض المعدل وراثيا

اسمي أنتوني جيمس. أشغل منصباً مشتركاً في قسمي الميكروبيولوجيا والبيولوجيا الجزيئية، وقسم البيولوجيا الجزيئية والكيمياء الحيوية هنا في جامعة كاليفورنيا إيرفاين. يعمل مختبري على إيجاد إجابات للسؤال البسيط حول ما إذا كان لعلم الوراثة أي مساهمة في التحكم في الأمراض المنقولة بالنواقل.

وفي حالتنا هذه، نحن مهتمون بالأمراض التي ينقلها البعوض، وهي الملاريا وحمى الضنك. تُعد الملاريا أكبر مرض ينقله ناقل من حيث الوفيات البشرية، حيث تودي بحياة شخص واحد كل 20 إلى 30 ثانية تقريباً، كمتوسط على مدار العام. أما فيروس حمى الضنك فليس بنفس القدر من الأهمية من حيث الوفيات البشرية، ولكنه يمثل مشكلة صحية عامة كبرى تؤثر على ما يقرب من نصف سكان العالم، مع تسجيل ما بين 50,000 إلى 100,000 حالة سنوياً.

وفي المناطق الاستوائية، تركز النهج الحالية لمكافحة الأمراض المنقولة بالنواقل، وبالأخص الملاريا وفيروسات الضنك، على مكافحة الناقل من خلال استخدام المبيدات الحشرية أو تقليل الموائل اليرقية وموائل التكاثر. وفي حالة الملاريا، يتم استخدام الأدوية العلاجية والوقائية وتدابير السيطرة التي تمنع وصول البعوض إلى الأشخاص، ويشمل ذلك استخدام الناموسيات وغيرها من تدابير الحماية الشخصية التي تمنع البعوض من الوصول إلى البشر.

لذا، طرحنا التساؤل، كما أشرت، عما إذا كانت الوراثة تقدم أي حلول، وهناك مجالان ندرس فيهما علم الوراثة. الأول هو تطوير تقنيات وراثية لتقليل مجموعات البعوض، وهو ما يُسمى بتقليل المجموعات السكانية.

أما المجال الثاني فهو استبدال المجموعات السكانية. وتتمثل الفكرة هنا في أخذ الجينات التي من شأنها أن تمنح مقاومة لمسببات أمراض معينة، والعمل بطريقة ما على إدخالها في المجموعات السكانية بترددات عالية. ونحن نسمي هذه العملية استبدال المجموعات السكانية.

لقد كانت هناك ملاحظتان مثيرتان للاهتمام جعلتنا نعتقد أن لعلم الوراثة دوراً في التحكم في الأمراض المنقولة بالنواقل. الأولى هي أنه إذا نظرت إلى جميع الحشرات أو مفصليات الأرجل، بما في ذلك القراد الذي يتغذى على الدم، ستكتشف أن ليس كل مفصلي أرجل يتغذى على الدم ينقل كل مرض. وهذا يشير إلى وجود بعض القيود المضيفة لهذه المسببات المرضية، وقد تبين أن هذا صحيح.

وعندما تفكر في قيود العائل، تبدأ في التفكير في الوراثة. كانت الملاحظة الثانية هي أنه إذا نظرت إلى مجموعة من الحشرات التي تنقل العدوى من خلال تقنيات بسيطة للغاية، يمكنك تحديد مجموعة من الحشرات شديدة الحساسية ومجموعة أخرى شديدة المقاومة ضمن تلك الحشرات. وبعد القيام بذلك، يمكنك إجراء عمليات تهجين وراثية بسيطة والإجابة على أسئلة حول عدد الجينات المشاركة، وما إذا كانت هناك علاقات سيادة أو تَنَحٍ بسيطة.

ومن هذه الملاحظات، حصلنا على مؤشر واضح للغاية بأن الوراثة تلعب دوراً هاماً في قدرة نوع معين من البعوض على دعم تطور مسبب مرض محدد. وكانت الفكرة هي: ألن يكون من الرائع لو تمكنا بطريقة ما من نشر تلك الجينات التي تمنح المقاومة عبر جميع المجموعات السكانية؟ وستكمن مزايا ذلك في أننا سنستهدف مسبب المرض المعني تحديداً، ونتجنب استخدام أشياء مثل المبيدات الحشرية، التي لها تأثير كبير على الكائنات غير المستهدفة، أو الإدارة البيئية لتقليل مواقع التكاثر، والتي يمكن أن يكون لها تأثير عميق على البيئة.

وخلافاً لاستخدام المبيدات الحشرية والأدوية الوقائية، فإننا لا نتوقع أن تطور هذه البعوضات، أو الطفيليات التي تتكاثر داخلها، أي نوع من المقاومة تجاه هذه الوسيلة. لذا فإن الفكرة تكمن في القدرة على تطوير استراتيجية توفر بعوضاً مقاوماً للمرض تماماً، دون الحاجة للقلق بشأن التأثيرات على الكائنات غير المستهدفة. وعندما بحثنا في المقاومة الطبيعية المتكررة، كان النهج الجذاب هو معرفة ما إذا كان بإمكاننا الحصول على بعض هذه الجينات الطبيعية وزيادة تردداتها في المجموعات السكانية، لنتمكن حينها من الحصول على مجموعة سكانية مقاومة للمرض.

ولكن تبين، على الأقل في الأيام الأولى، أن الحصول فعلياً على هذه الجينات كان أمراً صعباً للغاية. لذا اتخذت مجموعتنا ومجموعة أخرى من الباحثين نهجاً تخليقياً تاماً، حيث كانت الفكرة تتمثل في بناء جين يمكنه أساساً منح خاصية المقاومة. وفي ظل هذه الظروف، قمنا بتقسيم الجين إلى مكونين بسيطين: جزء تحكم يحدد متى وأين وكمية المادة المعينة التي يجب إنتاجها.

ثم يوجد جزء المؤثر المُعدِي، وهو المنتج الفعلي الذي أنتجه ذلك الجين والذي يمكن أن يمنح المقاومة. وبناءً على ذلك، وفي تحليلنا لكيفية بناء هذه الجينات، قررنا أنه من المهم ومن الحكمة أن تقوم الأجزاء الضابطة بوضع جزيء المؤثر في ذلك الجزء من البعوضة حيث تتواجد الطفيليات فعلياً. لذا، كنا نبحث عن جينات منظمة نموياً تتيح لنا وضع شيء ما في المكان الصحيح.

وهذا الشيء، مرة أخرى، هو الجزيء المؤثر، وهو الجزء الفعلي من الجزيء الذي ينتجه الجين والذي يتداخل بشكل مباشر إما مع طفيليات الملاريا أو الفيروسات. وفيما يتعلق بالعمل على الملاريا، قمنا بتطوير ما يسمى بالأجسام المضادة أحادية السلسلة التي تتدخل في الارتباط بالطفيليات وتعيق قدرتها على غزو أنسجة البعوض. وبالنسبة لفيروسات حمى الضنك، قمنا بتطوير ما يسمى باستراتيجية RNAi، والتي تستخدم الخصائص الخلوية للبعوض لتحطيم الفيروسات أثناء محاولتها التكاثر داخل البعوض.

لذا، عندما فكرنا لأول مرة في تصنيع هذه الجينات الاصطناعية، قمنا بتفكيك المشكلة إلى أجزاء مكونة. وكان الجزء الأول هو إثبات القدرة في المختبر على تحويل بعوضة تنقل مسبباً مرضياً في الحالة الطبيعية إلى بعوضة غير قادرة على ذلك. ومن أجل تحقيق ذلك، وكما أشرت سابقاً، كنا بحاجة إلى تسلسلات تحكم تعبر عن الجزيء المؤثر، وكان علينا أن نكون قادرين على تصنيع هذا الجزيء المؤثر، ومن ثم حاجتنا إلى تقنية، وهي تقنية نقل الجينات، التي تتيح لنا إدخال هذا الجين الاصطناعي في البعوضة.

وهكذا، على مدار العقد الماضي تقريبًا، كان هذا هو محور عملنا واهتمامي الشخصي، وكذلك اهتمام زملائي، وقد حققنا العديد من التطورات في هذا المجال. ومع ذلك، وبعد تطوير هذه البعوض في المختبر، كنا بحاجة إلى آلية لنقل هذا الجين من المختبر إلى الميدان. وكنا بحاجة إلى عملية تسمح لهذا الجين بالزيادة في تواتره ضمن الجماعة الحيوية بشكل يتجاوز أنواع الزيادات التي يمكن رؤيتها من خلال الانتقاء الطبيعي.

وتُسمى هذه الأنواع من الآليات بأنظمة محرك الجينات، وما تفعله هو أنها تنتخب الحشرات التي تحمل الجين المستهدف، وهي تمتلك عدة خصائص، ولكن خاصيتين رئيسيتين منها هما أنها تشارك في عملية التزاوج أو تحدث كنتيجة لها، ولكنها تزيد من تردد الجين بمعدل أعلى بكثير مما هو متوقع من خلال الانتقاء الطبيعي لميزة انتقائية معينة في ذلك الجين. لذا، عندما فكرنا في تطوير أنظمة محرك الجينات هذه، أدركنا على الفور أننا نتحدث عن إدخال كائنات معدلة وراثياً إلى البيئة المفتوحة. ولم يكن من المستغرب أن تكون هناك مخاوف وقلق كبير مرتبط بإطلاق مواد مهندسة وراثياً في البرية.

وكان من المهم بالنسبة لنا تحديد المخاوف الجوهرية المرتبطة باستخدام الكائنات المعدلة وراثياً، ومن ثم ربطها بالعلوم التي نمتلكها في محاولة للحد من المشكلات المصاحبة لاستخدامها. وبناءً على ذلك، قمنا بتطوير ما نسميه معايير التصميم، والتي تأخذ في الاعتبار -بالإضافة إلى الطبيعة البيولوجية للكائنات التي نطورها في المختبر- معايير مرتبطة بالمخاوف الاجتماعية والثقافية وغيرها من الهواجس التي قد تراود الناس. وهكذا أصبحت هذه هي معايير التصميم.

لذا، فإن ثلاثة منها سأتحدث عنها بإيجاز هنا، تتداخل في هذه المجالات. أولاً، يجب أن يعمل أي نظام محرك جيني نقوم بتطويره ضمن ما يمكن تسميته بالإطار الزمني البشري، وليس الإطار الزمني التطوري. لذا، هذا أمر يجب أن ينشر الجين بسرعة كافية تتيح لنا رؤية حدوث شيء ما نتيجة لذلك.

ونحن نفكر في فترة زمنية تتراوح، على سبيل المثال، من 5 إلى 10 سنوات. وكانت هذه الفكرة قد طُورت لأول مرة من قبل نورا بيكي، التي أدركت أنه، كما تعلمون، يمكننا إنجاز شيء ما على مدى 10,000 عام، ولكن نظام المحرك الجيني الذي نتحدث عنه يجب أن يعمل ضمن إطار زمني بشري أقصر بكثير. والشاغل الثاني، وربما الأكبر، والمعيار الذي لدينا هو أن أي شيء نطوره يجب أن يعمل على الكائن المستهدف فقط؛ أي أنه لا يمتلك القدرة، أو يتم تعطيله، إذا خرج بالفعل عن نطاق الحشرة المستهدفة.

وهذا أمر مهم لأن معظم مخاوف الناس تكمن في قيامك بتصنيع شيء ما في المختبر، ويعتقدون أن ذلك أمر جيد، ولكنهم يخشون من تسربه إلى الطبيعة وانتشاره بطريقة ما إلى الأنواع غير المستهدفة. لذا، فإن أحد أهم اعتبارات التصميم لدينا هو بناء شيء يعمل فقط في الأنواع المستهدفة، ويصبح معطلاً إذا انتقل بطريقة ما خارج هذه الأنواع. والأمر الثالث الذي يكتسب أهمية كبيرة، بطبيعة الحال، هو ضرورة أن يكون هذا الشيء فعالاً.

إن مفهوم "العملية" يعني ما هو أكثر من مجرد الجانب العلمي أو الاقتصار على أنواع معينة، على سبيل المثال؛ إذ يجب أن تكون الطريقة ذات جدوى اقتصادية، وأن تكون قابلة للتطبيق فعلياً ضمن إطار عمل معقول، وبحيث تكون تكلفتها ميسورة.

إذًا، هذه مجموعة من معايير التصميم التي نظرنا فيها، وهي ليست جميعها. وأتخيل أن بعض هذه المعايير ستتغير مع اكتسابنا للمزيد من الخبرة، ولكنني أتصور أن تلك المعايير الثلاثة ستبقى كما هي.

لذا، قبل أن يتم تطبيق هذه الفكرة والممارسات بالكامل، يجب أن تحدث عدة أمور. وبالعودة إلى هذه الفكرة، فإنه يجب أولاً أن تكون فعالة؛ إذ نحتاج إلى إثبات أن الحشرات التي نطورها في المختبر مقاومة بالفعل لمسببات الأمراض التي نستهدفها.

وبعد ذلك، يجب أن نكون قادرين على إثبات أن آلية المحرك الجيني تعمل بالطريقة التي نتوقعها. ولتحقيق ذلك، نخطط لإجراء تجارب في أقفاص، وتحديداً تجارب أقفاص محتواة لضمان عدم حدوث أي إطلاق في الميدان من شأنه أن ينقل الجين إلى بعوض داخلي أو مشتق من البعوض الداخلي في الموقع المستهدف، ومن ثم نتساءل: هل يمتلك القدرة على الانتقال؟ لذا، سيكون القيام بهذا الأمر مهماً بالنسبة لنا.

ومع ذلك، أعتقد أنه من الضروري إدراك أن العالم، مثلي، ليس هو من سيقوم بالتوصية بتنفيذ تجربة ميدانية. بل سيكون هذا في الواقع نتيجة عمل واضعي النماذج الرياضية الذين يستخدمون المعايير التي يطورونها، والتي نوفرها نحن، لإعطاء مؤسسة الصحة العامة تصوراً قوياً عما إذا كان ما طورناه سيعمل بالفعل بطريقة فعالة من حيث التكلفة. لذا، فإن التوصيات ستصدر في الواقع عن متخصصين في الصحة العامة لديهم خبرة في النمذجة، وهم الذين سيكون بمقدورهم تحديد ما إذا كان الأمر مرفوضاً أو مقبولاً أو غير قابل للتنفيذ.

لا نتوقع أن يكون للعاملين في المختبر، مثلي، مساهمة كبيرة تتجاوز توفير البيانات الخام للمسؤولين عن بناء النماذج لكي يتمكنوا من استخدامها. عندما بدأنا هذا العمل لأول مرة، بحثنا — وأقول "نحن" لأنني وزملائي نعمل كفريق واحد في هذا الأمر — عن هياكل تنظيمية قائمة تتيح لنا تقييم ما يتعين علينا القيام به لمعالجة الموقف الأخلاقي المترتب على استخدام الكائنات المعدلة وراثياً. وبينما تتوفر قدر كبير من البيانات المتعلقة بالاستخدامات الزراعية واستخدام النباتات وما إلى ذلك، كان هناك القليل جداً في الدراسات المنشورة حول استخدام الحشرات المعدلة وراثياً.

وكجزء من مشروعنا الرئيسي، كان علينا تضمين مكون يتناول الجوانب الأخلاقية والاجتماعية والقانونية لاستخدام البعوض المعدل وراثياً. ونتيجة لذلك، كانت تجربة تعليمية مذهلة من حيث إطلاع كل عضو في المجموعة على المتطلبات اللازمة لتحقيق ذلك فعلياً. واسمحوا لي أن أقدم لكم بعض الأمثلة.

تفتقر معظم الدول في العالم التي تعاني من هذه الأمراض الرئيسية إلى هياكل تنظيمية قادرة على إصدار أحكام حاسمة بشأن استخدام الكائنات المعدلة وراثياً. ولذلك، أصبح من الأهمية بمكان بالنسبة لنا تحديد الدول التي تمتلك بنية تحتية تنظيمية مناسبة يمكننا استشارتها والتفاعل معها. وتتمثل خلفية مثل هذه الحالات في أن الدول غالباً ما كانت تواجه تقديم كائن معدل وراثياً، وكان ذلك في الغالب منتجاً مشتقاً من الزراعة، مثل الذرة أو البابايا أو الأرز المعدل وراثياً.

والبلد الذي يفتقر إلى الهيكل التنظيمي للتعامل مع هذا الأمر سيسارع إلى سن قانون يمنع إدخال أي كائنات معدلة وراثياً على الإطلاق. وإذا نظرت إلى الأمر من منظور سياسي، فإن هذا تصرف ذكي؛ أي أنه إذا لم تكن مستعداً للتعامل مع الأمر، فقم بإغلاقه وامنح نفسك فرصة لتطوير الهيكل اللازم لتحليله وتحديد ما إذا كانت هناك مشكلة هنا أم لا.

وبمجرد حدوث ذلك، تضع الدول الهيكل التنظيمي المناسب ثم تعكس القوانين وتبدأ في السماح لأي كائن معدل وراثياً، على الأقل، بالخضوع للمراجعة وربما استخدامه في نهاية المطاف. لذا، عند التفكير في عملنا، لم يكن بإمكاننا اختيار دولة نكون فيها نحن الحدث المسبب الذي يدفعهم لتطوير بنيتهم التحتية التنظيمية؛ بل كان علينا البحث عن دول خضعت بالفعل لهذه العملية وأصبح لديها نظام تنظيمي قوي قائم.

السبب في رغبتنا في القيام بذلك هو أننا لم نكن لنملك الوقت في الواقع ليكون هو الحدث المسبب مرة أخرى. وبناءً على ذلك، أردنا أيضاً أن نكون في بلد يتوفر فيه نظام صحة عامة متكامل رأسياً بشكل جيد، مما يعني أننا سنعالج المخاوف على المستوى المحلي، ومن ثم تصاعدياً عبر المستوى البلدي أو المقاطعة أو الولاية، أو ما يعادلها اتحادياً في الهيكل التنظيمي. وأردنا التأكد من أن القرارات التي اتُّخذت، والمتمثلة في المضي قدماً على سبيل المثال، قد تم التحقق من صحتها على كل مستوى.

لم يكن الأمر شيئاً ستفرضه الحكومة المركزية أو الحكومة الفيدرالية على حكومة محلية. لقد أردنا أن يكون أمراً يتفق عليه الجميع. لذا تعين علينا فعلياً الوصول إلى ظرف توفر فيه نظام صحة عامة عمودي متكامل بشكل جيد.

وبعد ذلك، نتناول قضايا مثل معنى الحصول على موافقة المجتمع. كيف تحدد ماهية المجتمع؟ نحن نعرف المجتمع في هذه المرحلة بأنه جميع الأشخاص الذين يتأثرون، أو قد يتأثرون، بشكل مباشر بالعمل الذي نقوم به.

لكن يتضح أن هذا التحول ليس بالأمر الهين؛ ففي ظل الظروف التي تسعى فيها للحصول على موافقة المجتمع، ماذا يعني في الواقع الحصول على موافقة المجتمع؟ هل يكفي صوت سلبي واحد لإيقاف الأمر؟ إن هذه هي المسائل التي يجب العمل على حلها.

هذه بعض القضايا الأخلاقية التي نواجهها. ومع ذلك، فإن أحد جهودنا الرئيسية في هذا العمل هو ضمان المشاركة الكاملة منذ البداية للأشخاص في الموقع الميداني في مداولاتنا ومساعينا، ولتحقيق ذلك، على سبيل المثال، لدينا موقع إلكتروني متاح للجميع، ولدينا مشاركة كاملة من المختبرات المتوقعة، أي المختبرات المتعاونة مع الأشخاص في الموقع الميداني، بحيث يكونون جزءاً من عملية التخطيط وعملية التنفيذ.