Bevölkerung Ersatz Strategies for Controlling Vector Bevölkerung und die Verwendung von Wolbachia pipientis für Genetische Laufwerk

Mein Name ist Dr. Jason Rascon. Ich bin Assistenzprofessorin an der Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health in der Abteilung für Molekulare Mikrobiologie und Immunologie sowie am Johns Hopkins Malaria Research Institute. Und ich interessiere mich allgemein für die Beziehung zwischen der Genetik von Vektorpopulationen und der Epidemiologie von vektorübertragenen Krankheitserregern.

Malaria ist also die wichtigste vektorübertragene Krankheit in der heutigen Welt. Es ist ein riesiger Killer. Es tötet, die Statistiken schwanken irgendwo zwischen einer und 3 Millionen Menschen pro Jahr.

Die meisten von ihnen sind Kinder unter fünf Jahren in Afrika. Es ist also ein enormes Problem. Und das ist nur in Bezug auf die Sterblichkeit, aber es ist auch eine enorme Belastung in Bezug auf die Morbidität und die öffentliche Gesundheit und eine Belastung für die Wirtschaft in diesen Bereichen, in denen es wirklich ein Problem ist, wo es betroffen ist.

Wissen Sie, in Südamerika, Afrika und Asien ist es, es ist, es ist, es ist eine Art weltweites Problem, und es taucht wieder auf. Das Gene-Drive-System ist also das, was diese Strategien theoretisch wirtschaftlich möglich macht. Die Idee ist also, dass man die Population im Wesentlichen mit einer sehr kleinen Anzahl von modifizierten Insekten sehen kann.

Und der Mechanismus, der Gene-Drive-Mechanismus, wird dieses Merkmal in der Population in einer hohen Frequenz verbreiten. Und man kann sich das so vorstellen, dass man in einem normalen, sagen wir, man hat ein transgenes Insekt gemacht, das eine Kopie des Gens hat, weil diese Insekten normalerweise diploid sind. Sie haben zwei Kopien jedes Chromosoms.

Und wenn sie auf einen Wildtyp treffen, der nur zufällig ist, würde man erwarten, dass 50% der Nachkommen diese Eigenschaft haben. Und dann würden 50% dieser Nachkommen es bekommen. Und so würde es mit der Zeit einfach verwässert werden.

Ein Gene-Drive-Mechanismus besagt, dass durch eine Vielzahl verschiedener Strat-Mechanismen oder -Strategien mehr als 50% dieser Nachkommen das Merkmal tragen werden. Und so wird es im Laufe der Zeit tatsächlich an Häufigkeit zunehmen, anstatt verdünnt zu werden oder auf der gleichen Frequenz zu bleiben. Erstens: Wir brauchen ein Gene-Drive-System.

Es gibt wirklich kein brauchbares Gene-Drive-System, das außerhalb des Labors existiert. Es gibt einige, die unter bestimmten Bedingungen in sehr kontrollierten Laborumgebungen funktionieren können, aber wir haben wirklich nichts, was an dem Punkt ist, an dem wir es tatsächlich in natürlichen Feldpopulationen einsetzen können. Und all das gibt eine Vielzahl verschiedener Gene-Drive-Mechanismen, die gerade in Betracht gezogen werden.

Sie alle haben Vorteile, sie alle haben Nachteile, und so gibt es wirklich niemanden, der von Natur aus einem anderen überlegen zu sein scheint. Akia Pipi ist also ein obligat mütterliches Vererbungsbakterium. Sie ist eng mit der Rickettsia verwandt und wird mindestens über die gesamte Evolutionszeit, also über die gesamte ökologische Zeit, von der Mutter auf die Nachkommen übertragen.

Die Mutter ist also infiziert, sie bringt infizierte Nachkommen zur Welt, das Männchen ist nicht infiziert und akia durch eine Vielzahl verschiedener Mechanismen, gerade in der Natur. Es ist wahrscheinlich das am weitesten verbreitete endos symbiotische, endos, symbiotische Bakterium auf der Erde. Es wird geschätzt, dass es bei bis zu 75% aller bekannten Insekten vorkommt.

Und es manipuliert die Reproduktion eines Wirts so, dass seine Übertragung in die nächste Generation maximiert wird. Und da Männchen Sackgassenwirte für dieses Bakterium sind, tut es Dinge, um die Anzahl der infizierten Weibchen zu maximieren. In bestimmten Systemen verwandelt es genetische Männchen in funktionsfähige Weibchen, oder es wird Weibchen genetisch werden, wo sie sich einfach nie paaren müssen.

Sie können nur infizierte weibliche Nachkommen haben, die weibliche Nachkommen infiziert haben. Und Mücken. Akia verursacht ein Phänomen, das als zytoplasmatische Inkompatibilität bezeichnet wird.

Und hier werden die Männchen, weil sie Sackgassenwirte für das Bakterium sind, als trojanische Pferde benutzt, um die Fitness der nicht infizierten Weibchen in der Population zu verringern. Wenn sich also ein infiziertes Männchen mit einem nicht infizierten Weibchen paart, sterilisiert er es. Also, aber infizierte Weibchen sind in Ordnung, egal ob sie sich mit einem infizierten oder einem nicht infizierten Männchen paaren.

Infizierte Weibchen haben also mehr Nachkommen, weil keine ihrer Paarungen steril ist. Infiziert sind jene Nachkommen, die auch mehr Nachkommen haben. Und so kann sich dieses Bakterium schnell und mit hoher Häufigkeit in Populationen ausbreiten.

Die Idee ist also, diese Fähigkeit von Akia, durch Populationen zu fahren, zu nutzen, um interessante Gene in Populationen zu schieben. Wenn also die Akia Ihr Gen von Interesse verbreitet, sagen wir ein Gen für Malaria, würde sich Rassigkeit durch genetisches Trampen verbreiten. Akia ist also bei Insekten weit verbreitet.

Wenn man sich Mücken aller Mückengattungen ansieht, ist so ziemlich jede Gattung infiziert. Nicht jede Art innerhalb einer Gattung ist infiziert, aber es gibt einige Arten innerhalb jeder Gattung, mit Ausnahme einer Olie. Es sind keine natürlichen anomolen Infektionen bekannt.

Also nicht Anis, gambier, nicht irgendein Anomolie. Und das ist tatsächlich ein großes Interessengebiet für meine Forschungsgruppe. Wir versuchen, Anis zu infizieren, und wir konnten zumindest zeigen, dass WBAA Anis-Gambier-Zellen infizieren kann.

Also in der Zellkultur. Und wir versuchen, nicht von diesem In-vitro-Zellkultursystem zu einem In-vivo-Mückensystem zu wechseln, aber das hat noch niemand getan. Das ist also relativ einfach.

Sie haben einen Käfig mit Mücken, die Ihr Gen nicht haben, und Sie haben einen Mückenstamm, der ein Gen hat, sagen wir, er ist an Akia oder einen anderen Gene-Drive-Mechanismus gebunden. Du säst im Grunde genommen deine Unin, dein, deine naive Käfigpopulation mit Mücken aus deiner experimentellen Population aus, du in einer Vielzahl von verschiedenen Frequenzen, und du ziehst sie auf, du stichprobenartig jede Generation, und du machst einfach jede Generation weiter, um zu sehen, wie sich die Häufigkeit dieses Gens im Laufe der Zeit verändert. Und dann kann man es einfach an eine bestimmte Anzahl von Generationen weitergeben.

Sie können es auf Ihr Gen übertragen, erreicht eine bestimmte Häufigkeit oder bis Ihr Gen verloren geht. Und es sind wirklich sehr einfache Arten von Experimenten, die man im Labor durchführen kann. Es geht wirklich nur darum, jede Generation Mücken zu begraben, so wie man es normalerweise tun würde.

Es gibt also eine Menge ethischer Überlegungen. Ich denke, Nummer eins, wir müssen sicher sein, dass es tatsächlich funktionieren wird. Wird es besser sein als die Strategien, die derzeit verfügbar sind, da viele Menschen von Natur aus misstrauisch gegenüber gentechnisch veränderten Organismen im Allgemeinen sind.

Und deshalb müssen wir in der Lage sein, das anzugehen. Wenn man genetisch veränderte Mücken in, sagen wir, Land A freisetzt, das sie will, und Land B gleich nebenan ist und sie sie nicht wollen, werden diese Mücken diese Grenze nicht respektieren. Und wenn diese Gene-Drive-Mechanismen so funktionieren, wie wir es uns wünschen, wird sich dieses Gen ausbreiten, diese Mücken werden dieses Gen im Grunde überall im Verbreitungsgebiet der Art tragen.

Und so müssen diese Art von politischen, ethischen und sozialen rechtlichen Fragen wirklich sehr gründlich angegangen werden. Wir müssen sicherstellen, dass wir die Dinge nicht verschlimmern, anstatt sie zu verbessern. Wir wollen also wirklich alles verstehen, was in der Umgebung vor sich geht, bevor wir sie überhaupt veröffentlichen.

Also nochmal, es gibt zwei verschiedene Kategorien. Es gibt die wissenschaftlichen Hindernisse, die schwerwiegend sind, aber wir arbeiten daran. Und dann sind da noch die sozialen, ethischen und rechtlichen Hindernisse

Und ich denke, dass wir im Laufe der Zeit in der Lage sein werden, die wissenschaftlichen Fragen anzugehen. Ich meine, es gibt wirklich keinen Gene-Drive-Mechanismus, der bei Mücken funktioniert und der anwendbar wäre. Es gibt einige sehr aktuelle Studien, die bei Drosophila sehr vielversprechend aussehen, aber sie wurden noch nicht auf Mücken übertragen.

Aber ich denke, das sind die Dinge, an denen wir arbeiten, und wissen Sie, wir haben in den letzten 10 Jahren, 10, 15 Jahren große Fortschritte gemacht. Wir werden in den nächsten 10 Jahren große Fortschritte machen. Und ich glaube wirklich, dass die wissenschaftlichen Probleme, die letztendlich angegangen werden können, sobald wir diese Mückenstämme haben, die für die Freisetzung geeignet sind, die Menschen uns tatsächlich erlauben müssen, sie freizusetzen.

Und ich denke, dass diese Art von Hindernissen viel, viel schwieriger zu überwinden sein werden als die wissenschaftlichen Fragen. Und das ist etwas, das viel Zeit in Anspruch nehmen wird. Und es kann sein, dass die Leute sie am Ende einfach nicht akzeptieren wollen.

Und wirklich, wissen Sie, es gibt nicht viel, was wir dagegen tun können, wenn das der Fall ist. Im Allgemeinen gibt es also eine ganze Menge Finanzierungen. Ich meine, wir können immer mehr Mittel gebrauchen, aber wissen Sie, die nationalen Gesundheitsinstitute, die WHO-Gates-Stiftung, stecken wirklich viel Geld in vektorübertragene Krankheiten.

Malaria und Denguefieber im Besonderen. Ich denke, dass es in Bezug auf das Geld, das da draußen ist, eine Menge davon gibt. Es sollte nicht alles in eine bestimmte Richtung gehen, wissen Sie, es sollte nicht alles in genetisch veränderte Mücken gehen.

Es sollte nicht alles in Insektizide fließen. Aber wir müssen unsere Strategien wirklich diversifizieren und wirklich versuchen, dieses Problem aus allen Blickwinkeln anzugehen. Aber es gibt dort eine Finanzierung.

Ich meine, die Finanzierung ist im Moment für alle schwierig, aber.