منع انتشار الملاريا وحمى الضنك عن طريق البعوض المعدل وراثيا

اسمي أنتوني جيمس. أنا موعد منقسم في أقسام علم الأحياء الدقيقة والبيولوجيا الجزيئية ثم البيولوجيا الجزيئية والكيمياء الحيوية هنا في جامعة كاليفورنيا إيرفين. يعمل مختبري على تطوير إجابات لسؤال بسيط حول ما إذا كان علم الوراثة لديه أي شيء يساهم في السيطرة على الأمراض المنقولة بالنواقل أم لا.

وحالتنا الخاصة ، نحن مهتمون بالأمراض التي ينقلها البعوض والملاريا وحمى الضنك. الملاريا هي أكبر مرض ينتقل عن طريق النواقل من حيث وفيات البشر التي تقتل شخصا واحدا كل 20 إلى 30 ثانية تقريبا ، بمتوسط على مدى عام. فيروس حمى الضنك ليس بنفس الأهمية من حيث وفيات البشر ، ولكنه مشكلة صحية عامة رئيسية تؤثر على ما يقرب من نصف سكان العالم ، ومن المحتمل أن تؤثر على ما يقرب من نصف سكان العالم بحوالي 50،000 مائة ألف حالة سنويا.

وفي المناطق الاستوائية، تركز النهج الحالية لمكافحة الأمراض المنقولة بالنواقل، وتحديدا فيروسات الملاريا وحمى الضنك، على مكافحة الناقل من خلال استخدام المبيدات الحشرية أو الحد من موائل اليرقات واليرقات والموائل الإنجابية. حالة الملاريا واستخدام الأدوية العلاجية والوقائية وتدابير المكافحة التي تمنع وصول الناس إلى البعوض. ويشمل ذلك استخدام الناموسيات وغيرها من تدابير الحماية الشخصية التي, التي تمنع البعوض من الوصول إلى الناس.

لذلك نطرح السؤال كما أشرت إلى ما إذا كان علم الوراثة لديه أي شيء يقدمه أم لا ، وهناك مجالان نفكر فيهما في علم الوراثة. الأول هو تطوير تقنيات وراثية تقلل من أعداد البعوض. وقد أطلق على هذا اسم الحد من عدد السكان.

والمجال الثاني هو استبدال السكان. وهنا الفكرة هي أخذ الجينات التي من شأنها أن تمنح مقاومة لمسببات الأمراض المحددة وبطريقة ما تجعلها في مجموعات بترددات عالية. نسمي هذا الاستبدال السكاني.

لذلك كانت هناك ملاحظتان مثيرتان للاهتمام تجعلنا نعتقد أن علم الوراثة كان له دور يلعبه في السيطرة على الأمراض المنقولة بالنواقل. الأول هو إذا نظرت إلى جميع الحشرات أو المفصليات ، بما في ذلك القراد الذي يتغذى على الدم ، فستكتشف أنه ليس كل مفصليات الأرجل التي تغذي الدم تنقل كل مرض. هذا يشير لك إلى أن هناك بعض القيود المضيفة على هذه مسببات الأمراض ، وهذا صحيح.

وعندما تفكر في قيود المضيف ، تبدأ في التفكير في علم الوراثة. كانت الملاحظة الثانية هي أنه إذا نظرت إلى مجموعة من الحشرات تنتقل من خلال تقنيات بسيطة للغاية ، يمكنك اختيار مجموعة من الحشرات ضمن تلك المجموعة من الحشرات شديدة التأثر وواحدة شديدة الصور. بعد القيام بذلك ، يمكنك القيام بالتقاطعات الجينية البسيطة والإجابة على أسئلة حول عدد الجينات المعنية ، سواء كانت هناك هيمنة بسيطة أم لا ، علاقات متنحية.

ومن هذه الملاحظات ، كان لدينا مؤشر واضح جدا على أن علم الوراثة كان مهما لنوع معين من البعوض لدعم تطور مسببات الأمراض المحددة. وكانت الفكرة ، حسنا ، ألن يكون رائعا إذا تمكنا بطريقة ما من الحصول على تلك الجينات التي تمنح المقاومة المنتشرة بين جميع السكان؟ ومزايا هذا هي أننا سنستهدف على وجه التحديد العامل الممرض والمعني ونتجنب استخدام أشياء مثل المبيدات الحشرية ، التي لها تأثير كبير على الكائنات الحية غير المستهدفة أو الإدارة البيئية لتقليل مواقع التكاثر ، التي لها تأثير عميق ، على البيئة.

وعلى عكس استخدام المبيدات الحشرية والأدوية الوقائية ، لا نتوقع أن يتطور بشكل صحيح أن هذا البعوض سيتطور على الإطلاق ، أو أن الطفيليات التي تربى في البعوض سيكون لها أي نوع من المقاومة لها. لذا فإن الفكرة هي أن تكون قادرا على تطوير استراتيجية حيث يكون لديك بعوضة مقاومة تماما للأمراض ولا داعي للقلق بشأن التأثيرات غير المستهدفة. لذلك عندما نظرنا إلى العرقية الطبيعية المتكررة ، كان النهج الجذاب هو معرفة كيف إذا تمكنا من الحصول على بعض هذه الجينات الطبيعية وزيادة تواترها في السكان ، فيمكننا بعد ذلك الحصول على مجموعة سكانية مقاومة للأمراض.

ولكن اتضح ، على الأقل في الأيام الأولى ، أن الحصول على هذه الجينات جسديا كان صعبا للغاية. لذلك اتخذت مجموعتنا وعدد من الآخرين نهجا اصطناعيا تماما حيث كانت الفكرة هي بناء جين يمكن أن يمنح المقاومة للحرارة. وفي ظل هذه الظروف ، قمنا بتقسيم الجين إلى مكونين بسيطين ، جزء تحكم يخبرك متى وأين وكم من مادة معينة يجب صنعها.

ثم جزء المستجيب المصاب ، وهو المنتج الفعلي الذي تم تصنيعه بواسطة هذا الجين الذي يمكن أن يمنح المقاومة. وهكذا في تحليلنا لكيفية بناء هذه الجينات ، قررنا أنه سيكون من المهم والحكمة أن تضع أجزاء التحكم بالفعل جزيء المستجيب في ذلك الجزء من البعوض حيث كانت الطفيليات بالفعل. ولذا كنا نبحث عن جينات منظمة تنمويا من شأنها أن تسمح لنا بوضع شيء ما في المكان المناسب.

وهذا الشيء ، مرة أخرى هو جزيء المستجيب ، وهذا هو الجزء الفعلي من الجزيء الذي يصنعه الجين الذي يتداخل مباشرة مع طفيليات الملاريا أو الفيروسات. وبالنسبة لعمل الملاريا ، قمنا بتطوير ما يسمى بالأجسام المضادة أحادية السلسلة التي تتداخل مع ارتباط الطفيليات وتتداخل مع 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 في البعوض.

لذلك عندما فكرنا لأول مرة في صنع هذه الجينات الاصطناعية ، قمنا بتقسيم المشكلة إلى أجزاء مكونة. وكان الجزء المكون الأول هو أن نثبت في المختبر أننا نستطيع في الواقع صنع بعوضة تنقل عادة مسببات الأمراض إلى بعوض لا يستطيع. ومن أجل القيام بذلك ، كما كنت ألمح إليه من قبل ، كنا بحاجة إلى تسلسل تحكم من شأنه أن يعبر عن جزيء المستجيب الذي سنحتاجه لنكون قادرين على صنع جزيء مستجيب ، وبعد ذلك سنحتاج في الواقع إلى بعض التكنولوجيا ، تكنولوجيا التحول الجيني التي من شأنها أن تسمح لنا بوضع هذا الجين الاصطناعي في البعوض.

وهكذا على مدار العقد الماضي أو نحو ذلك ، هذا ما عملنا عليه وأنا مهتم به كثيرا ، وزملائنا المهتمين والذين حققنا بعض التقدم في هذا المجال. ومع ذلك ، بعد أن طورنا هذا البعوض في المختبر ، احتجنا إلى آلية لنقل هذا الجين من المختبر إلى الميدان. وكنا بحاجة إلى بعض العمليات التي من شأنها أن تسمح لهذا الجين بالزيادة بتردد في عدد السكان ، والذي من شأنه أن يتجاوز أنواع الزيادات التي قد تراها مع الانتقاء الطبيعي.

وهكذا تسمى هذه الأنواع من الآليات أنظمة محرك الجينات ، وما يفعلونه هو أنهم يختارون الحشرات التي تحمل الجين الذي تهمك ، ولديهم عدد من الخصائص ، لكن الخاصيتين الرئيسيتين هما أنهما متورطان أو شيء يحدث نتيجة التزاوج ، ولكنه يزيد من تردد الجينات بمعدل أعلى بكثير مما تتوقعه من خلال الانتقاء الطبيعي لبعض المزايا الانتقائية على هذا الجين. لذلك عندما فكرنا في تطوير أنظمة محرك الجينات هذه ، أدركنا على الفور أننا نتحدث عن إدخال الكائنات المعدلة وراثيا في البيئة المفتوحة. وليس من المستغرب أن تكون هناك مخاوف ومخاوف كبيرة مرتبطة ب redu ، مع إطلاق مواد معدلة وراثيا في البرية.

وكان من المهم بالنسبة لنا تحديد المخاوف الهامة التي قد ترتبط باستخدام الكائنات المعدلة وراثيا ، ثم إقرانها بالعلم الذي لدينا في محاولة للحد من المشكلات المرتبطة باستخدامها. وهكذا قمنا بتطوير ما نسميه معايير التصميم التي تأخذ في الاعتبار بالإضافة إلى الطبيعة البيولوجية للكائنات الحية التي نطورها في المعايير المختبرية ، ولكن أيضا المعايير المرتبطة ، بالاهتمامات الاجتماعية والثقافية وغيرها من الاهتمامات التي قد يكون لدى الناس. لذلك تصبح هذه معايير التصميم.

لذا فإن ثلاثة منهم سأتحدث عنها بإيجاز هنا ، تتداخل في هذه المجالات. الأول هو أن كل ما نطوره من حيث نظام محرك الجينات يجب أن يعمل في ما يمكن أن تسميه إطارا زمنيا بشريا ، وليس إطارا زمنيا تطوريا. إذن هذا شيء يجب أن ينشر الجين بسرعة كافية بحيث يمكننا بالفعل رؤية شيء ما يحدث نتيجة لذلك.

ونحن نفكر في ترتيب الكلمات ، من خمس إلى 10 سنوات. وكانت هذه فكرة تم تطويرها لأول مرة من قبل نورا بي كي التي أدركت أنه ، كما تعلمون ، بالنظر إلى 10،000 عام يمكننا القيام بشيء ما ، لكن نظام محرك الجينات الذي نتحدث عنه كان يجب أن يعمل ضمن إطار زمني أكثر بشرية. الشاغل الثاني وربما الأكبر والمعيار الذي لدينا هو أن كل ما نطوره يعمل على الكائن الحي المستهدف فقط ، أي أنه ليس لديه القدرة أو يتم تعطيله إذا كان ، إذا خرج بالفعل عن الحشرة المستهدفة.

وهذا مهم لأن معظم الناس يشعرون بالقلق هو أنك تصنع شيئا ما في المختبر ويعتقدون أن هذا جيد ، لكنه سيخرج إلى الطبيعة وينتشر بطريقة ما إلى الأنواع المستهدفة غير المستهدفة. ولذا فإن أحد اهتمامات التصميم الرئيسية لدينا هو أننا نبني شيئا يعمل فقط في الأنواع المستهدفة ويتم تعطيله إذا تم شطبه بطريقة ما من الأنواع المستهدفة. الشيء الثالث المهم إلى حد ما ، بالطبع ، هو أنه يجب أن يعمل.

العمل يعني أكثر من مجرد العلم والتقييد على الأنواع ، على سبيل المثال. يجب أن تكون فعالة من حيث التكلفة. يجب أن يكون شيئا يعمل بالفعل في إطار معقول ، بحيث يكون شيئا يمكن أن يكون في متناول الجميع.

إذن هذه هي عدد من معايير التصميم التي نظرنا إليها. إنهم ليسوا كلهم. وأتخيل أن بعض المعايير ستتغير مع تقدم تجربتنا ، لكنني أتخيل أن هؤلاء الثلاثة الذين سيبقون كما هي.

لذا قبل أن يتم تنفيذ هذه الفكرة برمتها في الواقع ، والممارسات ، يجب أن يحدث عدد من الأشياء. بالعودة إلى هذه الفكرة القائلة ، كما تعلمون ، أولا وقبل كل شيء ، يجب أن تنجح. نحن بحاجة إلى أن نكون قادرين على أن نظهر في المختبر أن الحشرات التي نطورها تقاوم حقا مسببات الأمراض التي نستستهدفها.

ومن ثم يجب أن نكون قادرين على إظهار أن آلية محرك الجينات تعمل بالطريقة التي نتوقع أن نفعل ذلك. في الحالة الأخيرة ، نخطط لإجراء تجارب في الأقفاص ، واحتواء تجارب الأقفاص بحيث لا يكون هناك إطلاق في الحقل يضع الجين في بعوضة داخلية أو مشتق من البعوض الداخلي في الموقع المستهدف ، ثم نسأل ، هل لديه القدرة على الحركة؟ لذلك سيكون هذا مهما بالنسبة لنا للقيام به.

ومع ذلك ، أعتقد أنه من الأهمية بمكان أن ندرك أنه ليس عالما مثلي هو الذي سيقوم بالتوصية بتنفيذ تجربة ميدانية على الإطلاق. سيكون هذا في الواقع نتيجة لصانعي النماذج الرياضيين الذين يستخدمون المعلمات التي يطورونها ، والتي نقدمها يمكن أن تعطي مؤسسة الصحة العامة فكرة قوية عما إذا كان ما قمنا بتطويره سيعمل بالفعل بطريقة فعالة من حيث التكلفة أم لا. لذا ، ستأتي التوصيات في الواقع من متخصصي الصحة العامة الذين لديهم خبرة في النمذجة ، وهم الذين سيكونون قادرين على قول شيء ما لا أو الذهاب أو المحظور.

لا نتوقع أن يكون لدى الأشخاص المختبريين مثلي الكثير من المدخلات بخلاف توفير البيانات الأولية للمصممين من أجل استخدامها. عندما بدأنا القيام بهذا العمل لأول مرة ، نظرنا حولنا عندما نقول إننا ، لأن زملائي وأنا نعمل كفريق واحد في هذا ، لكننا بحثنا حولنا عن الهياكل الموجودة مسبقا والتي من شأنها أن تسمح لنا بتقييم ما نحتاج إلى القيام به من حيث معالجة الوضع الأخلاقي لاستخدام الكائنات المعدلة وراثيا. وعلى الرغم من وجود قدر كبير من البيانات المتاحة للاستخدامات الزراعية واستخدام النباتات وما إلى ذلك ، إلا أنه لم يكن هناك سوى القليل جدا في الأدبيات المنشورة حول استخدام الحشرات المعدلة وراثيا.

وهكذا كجزء من مشروعنا الكبير ، كان علينا تضمين مكون يتعامل مع الجوانب الأخلاقية والاجتماعية والقانونية لاستخدام البعوض المعدل وراثيا. ونتيجة لذلك ، كان منحنى تعليميا مذهلا من حيث جعل كل عضو في المجموعة على اطلاع سريع بما هو مطلوب لتحقيق ذلك. واسمحوا لي أن أقدم لكم بعض الأمثلة.

معظم دول العالم التي تعاني من هذه الأمراض الرئيسية ليس لديها هياكل تنظيمية يمكنها إصدار أحكام حاسمة بشأن استخدام الكائنات المعدلة وراثيا. وهكذا أصبح من المهم للغاية بالنسبة لنا تحديد البلدان التي لديها بنية تحتية تنظيمية مناسبة يمكننا التشاور معها والتفاعل معها. وتاريخ مثل هذا الوضع هو أن البلدان غالبا ما واجهت إدخال كائن معدل وراثيا مرة أخرى ، معظمها في المنتجات الزراعية المشتقة من الزراعة ، على سبيل المثال الذرة المعدلة وراثيا أو البابايا أو الأرز.

والدولة التي تفتقر إلى الهيكل التنظيمي للتعامل معها ستمرر بسرعة قانونا من شأنه أن يمنع إدخال أي كائنات معدلة وراثيا على الإطلاق. إذا فكرت في الأمر بالمعنى السياسي ، فهذا شيء ذكي يجب القيام به. هذا إذا كنت ، إذا لم تكن مستعدا للتعامل معها ، فقم بإغلاقها ، ومنح نفسك فرصة لتطوير المحترف ، الهيكل اللازم ، لتحليله وتحديد ما إذا كانت هناك مشكلة هنا أم لا.

وبمجرد حدوث ذلك ، تضع البلدان الهيكل التنظيمي المناسب ثم تعكس القوانين وتبدأ في السماح لأي شيء من الكائن المعدل وراثيا ، على الأقل يخضع للمراجعة وربما استخدامه في النهاية. لذلك عند التفكير في عملنا ، لم نتمكن من اختيار بلد سنكون فيه الحدث المعجل لهم لتطوير بنيتهم التحتية التنظيمية. كان علينا أن نجد دولا مرت بالفعل بهذه العملية ولديها بالفعل نظام تنظيمي قوي.

السبب في أننا أردنا القيام بذلك هو أنه لن يكون لدينا الوقت في الواقع ، لنكون مرة أخرى الحدث المعجل. بعد قولي هذا ، أردنا أن نكون أيضا في بلد يوجد فيه نظام صحة عامة متكامل رأسيا بشكل جيد للغاية ، مما يعني أننا سنعالج المخاوف على المستوى المحلي ثم من خلال ولاية المقاطعة البلدية الأكبر أو ، ثم ما يعادلها الفيدرالية في الهيكل التنظيمي. وأردنا التأكد من أن القرارات التي تم اتخاذها ، على سبيل المثال ، تم التحقق من صحتها على كل المستويات.

لم يكن شيئا ستطرحه الحكومة المركزية أو الحكومة الفيدرالية على الحكومة المحلية. أردنا أن يكون شيئا وافق عليه الجميع. لذلك كان علينا أن ندخل في الواقع في ظرف كان فيه نظام الصحة العامة العمودي المتكامل بشكل جيد حقا.

ثم نعالج ، على سبيل المثال ، قضايا ما يعنيه الحصول على موافقة المجتمع. كيف تعرف المجتمع؟ نحن نحدد المجتمع في هذه المرحلة هو جميع الأشخاص الذين يتأثرون أو يحتمل أن يتأثروا بالمعنى المباشر للعمل الذي نقوم به.

لكن هذا المنعطف ، تبين أنه ليس تافها ، لتحديد وفي ظل الظروف التي تذهب إليها بعد موافقة المجتمع ، ماذا يعني أن يكون لديك بالفعل موافقة المجتمع؟ هل يكفي صوت سلبي واحد لإغلاقه؟ ماذا ، كما تعلمون ، هذه هي الأشياء التي يجب حلها.

إذن هذه ، هذه بعض القضايا الأخلاقية التي نواجهها. ومع ذلك ، فإن أحد جهودنا الرئيسية في هذا العمل هو التأكد من أننا نشارك منذ البداية مشاركة كاملة من الأشخاص في الموقع الميداني ، في مداولاتنا ، في جهودنا ، وفي هذا الصدد ، لتحقيق ذلك. على سبيل المثال ، لدينا موقع ويب متاح للجميع حقا ولدينا مشاركة كاملة من مختبرات العمل المحتملة لدينا التي تتعاون مع الأشخاص في الموقع الميداني بحيث يكونون جزءا من عملية التخطيط وعملية التنفيذ.