Prevenire la diffusione della malaria e la dengue utilizzo Zanzare geneticamente modificate

Mi chiamo Anthony James. Sono un incarico diviso nei dipartimenti di microbiologia e biologia molecolare e poi di biologia molecolare e biochimica qui all'Università della California Irvine. Il mio laboratorio lavora per sviluppare risposte alla semplice domanda se la genetica abbia o meno qualcosa da contribuire al controllo delle malattie trasmesse da vettori.

E il nostro caso particolare, siamo interessati alle malattie trasmesse dalle zanzare, alla malaria e alla febbre dengue. La malaria è la più grande malattia trasmessa da vettori in termini di mortalità umana che uccide una persona circa ogni 20-30 secondi, in media su un anno. Il virus della dengue non è così significativo in termini di mortalità umana, ma è un grave problema di salute pubblica che colpisce quasi la metà del mondo, colpendo potenzialmente quasi la metà della popolazione mondiale con circa 50.000 e centomila casi all'anno.

E, e nelle aree tropicali, gli attuali approcci per il controllo delle malattie trasmesse da vettori, in particolare i virus della malaria e della dengue, si concentrano sul controllo del vettore attraverso l'uso di insetticidi o la riduzione dell'habitat larvale, larvale e riproduttivo. Il caso della malaria, l'uso di farmaci terapeutici e profilattici e le misure di controllo che impediscono l'accesso delle persone alle zanzare. Ciò include l'uso di zanzariere da letto e altre misure di protezione personale che impediscono alle zanzare di accedere alle persone.

Quindi ci poniamo la domanda, come ho indicato, se la genetica abbia o meno qualcosa da offrire, e ci sono due aree in cui stiamo considerando la genetica. Uno è quello di sviluppare tecniche genetiche che riducano le popolazioni di zanzare. Questo è stato chiamato riduzione della popolazione.

E la seconda area è la sostituzione della popolazione. E qui l'idea è quella di prendere i geni che conferirebbero resistenza a specifici agenti patogeni e in qualche modo farli entrare nelle popolazioni ad alta frequenza. Chiamiamo questa sostituzione della popolazione.

Quindi ci sono state due osservazioni interessanti che ci hanno fatto pensare che la genetica avesse un ruolo da svolgere nel controllo delle malattie trasmesse da vettori. Il primo è che se si guardano tutti gli insetti o gli artropodi, e questo include le zecche che si nutrono di sangue, si scopre che non tutti gli artropodi che si nutrono di sangue trasmettono tutte le malattie. Questo vi suggerisce che ci sono alcune restrizioni dell'ospite di questi agenti patogeni, e questo risulta essere vero.

E quando si pensa alle restrizioni per gli ospiti, si inizia a pensare alla genetica. La seconda osservazione è stata che se si guarda a una popolazione di insetti che si trasmette attraverso tecniche molto semplici, si può selezionare all'interno di quel gruppo di insetti una popolazione che è altamente suscettibile e una che è altamente refrattaria. Dopo averlo fatto, puoi fare semplici incroci genetici e rispondere a domande su quanti geni sono coinvolti, se c'è o meno una semplice dominanza, relazioni recessive.

E da queste osservazioni, abbiamo avuto un'indicazione molto chiara che la genetica era importante per una particolare specie di zanzara per supportare lo sviluppo di un agente patogeno specifico. E l'idea era, beh, non sarebbe fantastico se potessimo in qualche modo avere quei geni che conferiscono resistenza diffusi in tutte le popolazioni? E i vantaggi di questo sarebbero che ci concentreremmo specificamente sull'agente patogeno in questione ed eviteremmo l'uso di cose come gli insetticidi, che hanno un grande impatto sugli organismi non bersaglio, o la gestione ambientale per ridurre i siti di riproduzione, che hanno un effetto profondo, può avere un profondo effetto sull'ambiente.

E a differenza dell'uso di insetticidi e farmaci profilattici, non ci aspettiamo che queste zanzare si sviluppino mai, o che i parassiti che vengono allevati nelle zanzare abbiano mai un qualche tipo di resistenza ad esse. Quindi l'idea è quella di essere in grado di sviluppare una strategia in cui si ha una zanzara completamente resistente alle malattie e non ci si deve preoccupare degli effetti non bersaglio. Quindi, quando abbiamo esaminato la razza ricorrente naturale, l'approccio interessante è stato quello di vedere come se potessimo ottenere alcuni di questi geni naturali e aumentare la loro frequenza nelle popolazioni, potremmo avere una popolazione resistente alle malattie.

Ma si è scoperto, almeno nei primi giorni, che mettere le mani fisicamente su questi geni era molto difficile. Così il nostro gruppo e un certo numero di altri hanno adottato un approccio totalmente sintetico in cui l'idea era quella di costruire essenzialmente un gene che potesse conferire refrattarietà. E in queste circostanze, abbiamo diviso il gene in due semplici componenti, una porzione di controllo che vi direbbe quando, dove e quanto di una particolare sostanza produrre.

E poi una porzione effettrice infetta, che è il prodotto effettivo che è stato prodotto da quel gene che potrebbe conferire resistenza. E così, nella nostra analisi di come costruiremo questi geni, abbiamo deciso che sarebbe stato importante e saggio se le parti di controllo avessero effettivamente posizionato la molecola effettrice in quella parte della zanzara dove si trovavano effettivamente i parassiti. E così stavamo cercando geni regolati dallo sviluppo che ci permettessero di mettere qualcosa nel posto giusto.

E quel qualcosa, ancora una volta, è la molecola effettrice, e questa è la parte effettiva della molecola prodotta dal gene che interferisce direttamente con i parassiti della malaria o con i virus. E per il lavoro sulla malaria, abbiamo sviluppato quelli che vengono chiamati anticorpi a catena singola che interferiscono con il legame con i parassiti e interferiscono con la loro capacità di invadere i tessuti delle zanzare. E per i virus della dengue, sviluppiamo quella che viene chiamata una strategia RNAi, che utilizza le proprietà cellulari di una zanzara per, per abbattere i virus mentre tentano di replicarsi nella zanzara.

Quindi, quando abbiamo preso in considerazione la creazione di questi geni sintetici, abbiamo suddiviso il problema in parti componenti. E la prima parte componente è stata quella di dimostrare in laboratorio che potevamo effettivamente creare una zanzara che normalmente trasmetterebbe un agente patogeno in una che non potrebbe. E, per fare questo, come alludevo prima, avevamo bisogno di avere sequenze di controllo che esprimessero la molecola effettrice, avremmo avuto bisogno di essere in grado di creare una molecola effettrice, e poi avremmo avuto bisogno di una tecnologia, una tecnologia di transgenesi che ci permettesse di inserire questo gene artificiale nella zanzara.

E così, negli ultimi dieci anni o giù di lì, questo è ciò su cui abbiamo lavorato e a me molto interessato, i nostri colleghi interessati e hanno fatto un bel po' di progressi in quell'area. Tuttavia, avendo sviluppato queste zanzare in laboratorio, avevamo bisogno di un meccanismo per spostare quel gene dal laboratorio al campo. E avevamo bisogno di un processo che permettesse a questo gene di aumentare con una frequenza nella popolazione che andasse oltre i tipi di aumento che si vedrebbero con la selezione naturale.

E quindi questi tipi di meccanismi sono chiamati sistemi di gene drive, e quello che fanno è selezionare gli insetti che portano il gene di interesse, e hanno un certo numero di proprietà, ma le due proprietà principali sono che sono coinvolti in o qualcosa che si verifica come risultato dell'accoppiamento, ma aumenta una frequenza genica a un tasso molto più alto di quanto ci si aspetterebbe attraverso la selezione naturale per un vantaggio selettivo su quel gene. Quindi, quando abbiamo pensato di sviluppare questi sistemi di gene drive, ci siamo subito resi conto che stavamo parlando dell'introduzione di organismi geneticamente modificati nell'ambiente aperto. E non troppo sorprendentemente, c'erano preoccupazioni e ansie significative associate a redu, con il rilascio di materiali geneticamente modificati in natura.

Ed era importante per noi identificare quali preoccupazioni significative sarebbero state associate all'uso di organismi geneticamente modificati, e poi accoppiarle con la scienza che abbiamo nel tentativo di ridurre i problemi associati al loro utilizzo. E così abbiamo sviluppato quelli che chiamiamo criteri di progettazione che tengono conto, oltre che della natura biologica degli organismi che stiamo sviluppando, dei criteri di laboratorio, ma anche dei criteri associati alle preoccupazioni sociologiche, culturali e di altro tipo che le persone avrebbero. Quindi questi diventano i criteri di progettazione.

Quindi tre di loro di cui parlerò brevemente qui, si sovrappongono, in queste aree. Il primo è che qualsiasi cosa sviluppiamo in termini di sistema di gene drive deve funzionare in quello che chiamereste un periodo di tempo umano, non un periodo di tempo evolutivo. Quindi questo è qualcosa che deve diffondere un gene abbastanza velocemente da permetterci di vedere qualcosa accadere come conseguenza di esso.

E stiamo pensando nell'ordine di cinque o dieci anni. E questa è stata un'idea sviluppata per la prima volta da Nora pki che ha riconosciuto che, sai, in 10.000 anni potremmo fare qualcosa, ma il sistema di gene drive di cui stiamo parlando doveva funzionare in un lasso di tempo molto più umano. La seconda e probabilmente più grande preoccupazione e criterio che abbiamo è che qualsiasi cosa sviluppiamo lavori solo sull'organismo bersaglio, cioè non ha la capacità o è disabilitato se lo fa, se effettivamente esce dal nostro insetto bersaglio.

E questo è importante perché la maggior parte delle persone teme che si crei qualcosa in laboratorio e si pensi che vada bene, ma che si diffonda in natura e in qualche modo si diffonda alle specie bersaglio non bersaglio. E quindi una delle nostre principali preoccupazioni di progettazione è che costruiamo qualcosa che funzioni solo nelle specie bersaglio e sia disabilitato se in qualche modo escluso dalle specie bersaglio. La terza cosa che è abbastanza significativa, ovviamente, è che deve funzionare.

Lavorare significa molto di più della semplice scienza e della restrizione alle specie, per esempio. Deve essere conveniente. Deve essere qualcosa che funzioni effettivamente in un quadro ragionevole, e in modo che sia qualcosa che possa essere conveniente da fare.

Questi sono alcuni dei criteri di progettazione che abbiamo esaminato. Non sono tutti. E io, e immagino che alcuni dei criteri cambieranno man mano che la nostra esperienza andrà avanti, ma immagino che quei tre che lo faranno, rimarranno gli stessi.

Quindi, prima che l'intera idea possa essere effettivamente implementata, devono accadere una serie di cose. Tornando all'idea che, sai, prima di tutto, deve funzionare. Dobbiamo essere in grado di dimostrare in laboratorio che gli insetti che sviluppiamo sono veramente resistenti agli agenti patogeni che stiamo prendendo di mira.

E poi dobbiamo essere in grado di dimostrare che il meccanismo di gene drive funziona nel modo in cui ci aspettiamo di farlo. In quest'ultimo caso, stiamo pianificando di fare prove in gabbia, contenere prove in gabbia in modo che non ci sia rilascio sul campo che metterà il gene in una zanzara endogena o derivato dalle zanzare endogene nel sito bersaglio, e poi chiederci, ha la capacità di muoversi? Quindi questo sarà importante per noi.

Tuttavia, penso che sia fondamentale rendersi conto che non è uno scienziato come me che raccomanderà che una sperimentazione sul campo venga mai implementata. Questo sarà in realtà il risultato di modellisti matematici che, utilizzando i parametri che sviluppano e che forniamo, possono dare a un'istituzione sanitaria pubblica un'idea forte del fatto che ciò che abbiamo sviluppato funzionerà effettivamente in modo economico. Quindi, le raccomandazioni arriveranno in realtà da professionisti della salute pubblica che hanno esperienza nella modellazione e sono quelli che saranno in grado di dire che qualcosa è un no o un go o un no go.

Non prevediamo che le persone del laboratorio come me avranno molto da fare oltre a fornire i dati grezzi ai modellisti per farli utilizzare. Quando abbiamo iniziato a fare questo lavoro, ci siamo guardati intorno quando abbiamo detto noi, perché io e i miei colleghi stiamo lavorando come una squadra in questo, ma ci siamo guardati intorno alla ricerca di strutture preesistenti che ci permettessero di valutare cosa avremmo dovuto fare in termini di affrontare la situazione etica dell'uso di organismi geneticamente modificati. E mentre ci sono un bel po' di dati disponibili per usi agricoli e per l'uso di piante, eccetera, c'era molto poco nella letteratura pubblicata sull'uso di insetti geneticamente modificati.

E così, come parte del nostro grande progetto, abbiamo dovuto includere una componente che si occupasse degli aspetti etici, sociali e legali dell'uso di zanzare geneticamente modificate. E come conseguenza di ciò, è stata un'incredibile curva di apprendimento in termini di portare ogni membro del gruppo al passo con ciò che è necessario per far sì che ciò accada. E lasciate che vi faccia alcuni esempi.

La maggior parte dei paesi del mondo che hanno queste importanti malattie non dispone di strutture normative in grado di esprimere giudizi critici sull'uso di organismi geneticamente modificati. E così è diventato estremamente importante per noi identificare i paesi che disponevano di un'infrastruttura normativa adeguata con cui potevamo consultarci e interagire. E la storia di una situazione come questa è che i paesi si sono spesso trovati di fronte all'introduzione di un organismo geneticamente modificato, per lo più in prodotti agricoli di derivazione agricola, ad esempio mais geneticamente modificato, papaia o riso.

E il paese privo della struttura normativa per affrontarlo approverebbe rapidamente una legge che impedirebbe l'introduzione di qualsiasi organismo geneticamente modificato. Se ci si pensa in senso politico, questa è una cosa intelligente da fare. Cioè se tu, se non sei preparato ad affrontarlo, lo spegni e, e ti dai la possibilità di sviluppare il pro, la struttura necessaria per, analizzarlo e decidere se c'è o meno un problema qui.

E una volta che questo accade, i paesi mettono in atto la struttura normativa appropriata e poi invertono le leggi e iniziano a lasciare che qualunque cosa sia l'organismo geneticamente modificato, almeno venga rivisto e forse alla fine venga utilizzato. Quindi, pensando al nostro lavoro, non potevamo scegliere un paese in cui saremmo stati l'evento scatenante per loro per sviluppare la loro, la loro, l'infrastruttura normativa. Abbiamo dovuto trovare paesi che avessero già attraversato questo processo e che avessero già un solido sistema normativo in atto.

La ragione per cui volevamo farlo è che non avremmo avuto il tempo di essere ancora una volta l'evento precipitante. Detto questo, volevamo anche essere in un paese in cui ci fosse un sistema sanitario pubblico molto ben integrato verticalmente, il che significa che avremmo affrontato le preoccupazioni sia a livello locale che a livello di contea municipale più grande o, e poi l'equivalente federale, nella struttura normativa. E volevamo assicurarci che le decisioni che venivano prese, che andassero avanti, per esempio, fossero convalidate a tutti i livelli.

Non era qualcosa che il governo centrale o il governo federale avrebbero imposto a un governo locale. Volevamo che fosse qualcosa su cui tutti fossero d'accordo. Quindi abbiamo dovuto trovarci in una situazione in cui c'era un sistema sanitario pubblico verticale davvero ben integrato.

E poi affrontiamo le questioni, ad esempio, su cosa significhi avere il consenso della comunità. Come si definisce una comunità? A questo punto definiamo la comunità come tutte le persone che, che sono o potrebbero potenzialmente essere influenzate in senso immediato dal lavoro che stiamo conducendo.

Ma quella svolta risulta non essere banale, per definire e in circostanze in cui si sta cercando il consenso della comunità, cosa significa avere effettivamente il consenso della comunità? Un voto negativo è sufficiente per chiuderlo? Sapete, queste sono cose che devono essere risolte.

Queste sono alcune delle questioni etiche che stiamo affrontando. Uno dei nostri maggiori sforzi in questo lavoro, però, è quello di assicurarci che fin dall'inizio ci sia la piena partecipazione delle persone sul campo, nelle nostre deliberazioni, nei nostri sforzi e a questo, per far sì che ciò accada. Ad esempio, abbiamo un sito web che è davvero accessibile a tutti e abbiamo la piena partecipazione dei nostri potenziali laboratori di lavoro che collaborano con le persone sul campo in modo che facciano parte del processo di pianificazione e del processo di implementazione.