遺伝子組換え蚊を使用してマラリアやデング熱の拡大防止

私の名前はアンソニー・ジェームズです。私は、カリフォルニア大学アーバイン校の微生物学と分子生物学、そして分子生物学と生化学の部門に分かれて任命されています。私の研究室では、遺伝学がベクター媒介性疾患の制御に何か貢献しているのかどうかという単純な疑問に対する答えを導き出そうとしています。

そして、私たちの特定のケースでは、蚊が媒介する病気、マラリア、デング熱に関心があります。マラリアは、人間の死亡率の点で最大のベクター媒介性疾患であり、平均して1年間、約20〜30秒ごとに1人が死亡しています。デング熱ウイルスは、人間の死亡率という点ではそれほど重要ではありませんが、世界のほぼ半分が罹患している主要な公衆衛生問題であり、年間約50,000,000人の10万人の症例が世界の人口のほぼ半分に影響を与える可能性があります。

また、熱帯地域では、ベクター媒介性疾患、特にマラリアウイルスやデングウイルスを制御するための現在のアプローチは、殺虫剤の使用や幼虫の生息地、幼虫の生息地、繁殖生息地の減少によるベクターの制御に焦点を当てています。マラリアの場合、治療薬や予防薬の使用、および人々が蚊にアクセスするのを防ぐ制御措置。これには、蚊が人々に近づくのを防ぐための蚊帳やその他の個人保護対策の使用が含まれます。

ですから、先ほど述べたように、遺伝学には何か提供できるものがあるかどうかという質問をしますが、遺伝学を検討している分野は2つあります。一つは、蚊の個体数を減らす遺伝学的技術を開発することです。これは人口減少と呼ばれています。

そして2つ目の分野は、人口置換です。そして、ここでの考え方は、特定の病原体に対する耐性を付与する遺伝子を取り、どうにかしてそれらを高頻度で集団に取り込むことです。これを人口置換と呼びます。

このように、遺伝学がベクター媒介性疾患の制御に果たすべき役割があったと考えることができる2つの興味深い観察結果がありました。1つ目は、すべての昆虫や節足動物を見ると、血液を食べるダニも含めて、すべての血液を摂食する節足動物がすべての病気を媒介するわけではないことがわかります。つまり、これらの病原体には宿主の制限があることを示唆しており、それが真実であることが判明しました。

そして、宿主の制限について考えるとき、遺伝学を考え始めます。2つ目の観察結果は、非常に単純な技術で感染する昆虫の集団を見ると、その昆虫のグループの中から、非常に感受性の高い集団と非常に難治性の集団を選択できるということでした。それが済むと、単純な遺伝的交配を行い、どれだけの遺伝子が関与しているのか、単純な優性、劣性関係があるのかどうかについての質問に答えることができます。

そして、これらの観察結果から、特定の蚊の種が特定の病原体の発生をサポートするためには、遺伝学が重要であることを非常に明確に示していました。そして、そのアイデアは、まあ、耐性を与える遺伝子をどうにかしてすべての集団に広げることができれば素晴らしいと思いませんか?そして、これの利点は、特に病原体を標的とし、非標的生物に大きな影響を与える殺虫剤や、繁殖地を減らすための環境管理など、環境に深刻な影響を与える可能性のあるものの使用を避けることです。

そして、殺虫剤や予防薬の使用とは異なり、これらの蚊が適切に発達するとは予想していませんし、蚊の中で育てられる寄生虫がそれらに対して何らかの耐性を持つとは思っていません。つまり、完全に病気に強い蚊がいて、標的以外の影響を心配する必要がない戦略を開発できるようにするという考え方です。ですから、私たちが自然に繰り返される際どさを調べたとき、魅力的なアプローチは、これらの自然遺伝子の一部を取得し、集団内での頻度を増やすことができれば、病気に強い集団をどのように持つことができるかを見ることでした。

しかし、少なくとも初期の頃は、これらの遺伝子を物理的に手に入れることは非常に困難であることがわかりました。そこで、私たちのグループと他の多くのグループは、難治性を与える遺伝子を本質的に構築するという、完全に合成的なアプローチを取りました。このような状況下で、遺伝子を2つの単純な要素に分け、特定の物質をいつ、どこで、どれだけ作るかを教えてくれる制御部分に分けました。

そして、感染エフェクター部分、これはその遺伝子によって作られた実際の製品で、耐性を与えることができます。そこで、これらの遺伝子をどのように構築するかという分析では、寄生虫が実際にいる蚊の部分に制御部分が実際にエフェクター分子を配置することが重要で賢明であると判断しました。ですから、何かを正しい場所に置くことができるような、発生的に制御された遺伝子を探していました。

そして、その何かが再びエフェクター分子であり、それが遺伝子によって作られる分子の実際の部分であり、マラリア原虫またはウイルスのいずれかに直接干渉します。また、マラリア研究のために、寄生虫への結合を妨害し、寄生虫が蚊の組織に侵入する能力を阻害する、いわゆる一本鎖抗体を開発しました。そして、デング熱ウイルスについては、蚊の細胞特性を利用して、ウイルスが蚊の中で複製を試みるときにウイルスを分解するRNAi戦略と呼ばれるものを開発します。

ですから、これらの合成遺伝子を作ることを最初に考えたとき、私たちは問題を構成要素に分解しました。そして、最初の構成要素は、通常は病原体を感染させることができない蚊に実際に作ることができることを実験室で実証することでした。そして、それを行うためには、前にも触れたように、エフェクター分子を発現する制御配列が必要であり、エフェクター分子を作るためには必要であり、さらに、この人工遺伝子を蚊に入れるための何らかの技術、トランスジェネシス技術が実際に必要でした。

ですから、過去10年ほどの間、私たちはそれに取り組んできましたし、私自身も非常に興味を持ち、同僚たちも興味を持ち、その分野でかなりの進歩を遂げてきました。しかし、これらの蚊を実験室で開発したため、その遺伝子を実験室から野外に移動するメカニズムが必要でした。そして、この遺伝子が集団内で頻度で増加することを可能にする何らかのプロセスが必要でした。それは、自然淘汰で見られるような増加の種類を超えるものでした。

そして、これらのタイプのメカニズムは遺伝子ドライブシステムと呼ばれ、彼らが行うことは、あなたの関心のある遺伝子を運ぶ昆虫を選択することであり、それらは多くの特性を持っていますが、2つの主要な特性は、それらが関与しているか、交配の結果として発生する何かですが、自然選択を通じて期待するよりもはるかに高い速度で遺伝子の頻度を増加させます 選択的利点その遺伝子について。ですから、これらの遺伝子ドライブシステムの開発を考えたとき、私たちはすぐに、遺伝子組み換え生物をオープンな環境に導入することについて話していることに気づきました。そして、それほど驚くことではないが、遺伝子組み換え材料を野生に放出することに、レデュに関連する大きな懸念と不安があった。

そして、遺伝子組み換え生物の使用に関連する重大な懸念を特定し、それらを私たちが持っている科学と組み合わせて、遺伝子組み換え生物の使用に関連する問題を減らすことが重要でした。そこで、私たちは、実験室基準で開発している生物の生物学的性質に加えて、人々が抱くであろう社会学的、文化的、その他の懸念に関連する基準も考慮に入れた、デザイン基準と呼ばれるものを開発しました。したがって、これらが設計基準になります。

ですから、ここで簡単にお話しするうちの3つは、これらの分野で重なっています。1つ目は、遺伝子ドライブシステムに関して私たちが開発するものは、進化の時間枠ではなく、いわゆる人間の時間枠で機能しなければならないということです。つまり、これは遺伝子を十分に速く広げ、その結果として何かが実際に起こるのを見ることができるようにしなければならないものです。

そして、私たちは5年から10年というオーダーで考えています。これは、10,000年あれば何かを成し遂げることができるが、私たちが話している遺伝子駆動システムは、はるかに人間的な時間枠内で機能しなければならないことを認識したノラ・プキによって最初に開発されたアイデアでした。私たちが抱えている2つ目の、そしておそらく最大の懸念と基準は、私たちが開発するものが何であれ、対象生物にのみ作用するということです。つまり、それが実際に対象昆虫の外に出ると、その生物には能力がないか、無効になるということです。

重要なことで、ほとんどの人の懸念は、実験室で何かを作ると、それでいいと思っているのに、それが自然に出て、何らかの形で標的とならない種に広がるのではないかということだからです。ですから、私たちの設計上の大きな懸念事項の1つは、対象種でのみ機能し、何らかの形で対象種から外れた場合に無効になるものを作ることです。3つ目の重要なことは、もちろん、それが機能しなければならないということです。

働くということは、例えば、科学や種への制限以上のものを意味します。費用対効果が高くなければなりません。それは、合理的な枠組みで実際に機能するものでなければならず、そのために手頃な価格で実行できるものでなければなりません。

以上が、私たちが検討した設計基準の数です。彼らはすべてではありません。そして、私自身も、経験が進むにつれていくつかの基準が変わると想像していますが、その3つは変わらないと思います。

ですから、このアイデア全体が実際に、そして実践が実施される前に、いくつかのことが起こらなければなりません。この考えに戻ると、まず第一に、それは機能しなければならないということです。私たちは、私たちが開発する昆虫が、私たちが標的としている病原体に対して本当に耐性があることを実験室で示すことができる必要があります。

そして、遺伝子駆動メカニズムが期待通りに機能していることを示すことができなければなりません。後者の場合、ケージ試験を行い、ケージ試験を封じ込めて、遺伝子を内因性の蚊に注入したり、標的部位の内因性の蚊に由来する遺伝子をフィールドに放出しないようにし、その後、移動能力があるかどうかを問う予定です。ですから、これは私たちにとって重要な

しかし、私のような科学者がフィールドトライアルの実施を推奨するわけではないことを認識することが重要だと思います。これは実際には、数理モデラーが自分たちで開発し、私たちが提供するパラメータを使用して、私たちが開発したものが実際に費用対効果の高い方法で機能するかどうかについて、公衆衛生機関に強力なアイデアを与えることができる結果です。つまり、推奨事項は、モデリングの専門知識を持つ公衆衛生の専門家から実際に提供され、何かがノー、ゴー、またはノーゴーであると言うことができる人です。

私のような研究室の人々が、モデラーに生データを提供して、それを使用するために多くのインプットを持つとは思っていません。私たちがこの仕事を始めた当初、私たちは周りを見回しました、なぜなら、私たちの同僚と私はチームとして働いているからです、しかし、遺伝子組み換え生物を使用する倫理的状況に対処するという点で私たちが何をする必要があるかを評価することを可能にする既存の構造を探しました。農業利用や植物の使用などについては、かなりの量のデータがありますが、遺伝子組み換え昆虫の使用については、公開された文献にはほとんど記載されていませんでした。

そのため、私たちの主要なプロジェクトの一部として、遺伝子組み換え蚊の使用の倫理的、社会的、法的側面を扱う要素を含める必要がありました。その結果、実際にこれを実現するために何が必要かについて、グループのすべてのメンバーに理解させるという点で、驚くべき学習曲線となりました。そして、いくつかの例を挙げましょう。

これらの主要な病気に罹患している世界のほとんどの国は、遺伝子組み換え生物の使用について重要な判断を下すことができる規制構造を持っていません。そのため、適切な規制インフラを持つ国を特定し、相談し、対話することが非常に重要になりました。そして、このような状況の歴史は、各国が再び遺伝子組み換え生物の導入に直面したことであり、そのほとんどが農業由来の製品、例えば遺伝子組み換えトウモロコシやパパイヤ、米などである。

そして、それに対処するための規制構造を欠いている国は、遺伝子組み換え生物のいかなる導入も全く禁止する法律をすぐに可決するだろう。政治的な意味で考えると、これは賢明なことです。それは、あなたがそれに対処する準備ができていない場合、それをシャットダウンし、そして、自分自身にプロを開発する機会を与え、それを分析し、問題があるかどうかを決定するために必要な構造を与える場合です。

そして、これが起こると、各国は適切な規制構造を導入し、その後、法律を覆し、遺伝子組み換え生物が何であれ、少なくとも見直され、おそらく最終的には使用されるようにし始めます。ですから、私たちの仕事について考えるとき、彼らが自分たちの、彼らの、規制インフラを開発するためのきっかけとなる国を選ぶことはできませんでした。私たちは、すでにこのプロセスを経ており、すでに強固な規制システムが整備されている国を見つける必要がありました。

私たちがそれをやりたかった理由は、実際には、再び沈殿物になる時間がないからです。そうは言っても、私たちは非常に垂直統合された公衆衛生システムがある国にも行きたかったので、地方レベルだけでなく、より大きな地方自治体の郡州、さらには連邦政府の規制構造を通じて、懸念事項に対処することになったのです。そして、例えば、先に進むために下された決定が、あらゆるレベルで検証されるようにしたかったのです。

それは、中央政府や連邦政府が地方政府に提起するようなものではありませんでした。私たちは、誰もが同意するものにしたかったのです。ですから、私たちは実際に、非常によく統合された垂直的な公衆衛生システムが存在する状況に直面する必要がありました。

そして、例えば、コミュニティの同意を得るとはどういうことかという問題に取り組んでいます。コミュニティをどのように定義しますか?この時点でのコミュニティとは、私たちが行っている仕事によって直接的な意味で影響を受ける可能性がある、または影響を受ける可能性のあるすべての人々であると定義しています。

しかし、その順番は、コミュニティの同意を求める状況下で、実際にコミュニティの同意を得るとはどういう意味ですか?1票の否定票でそれを閉鎖するのに十分ですか?これらは、ご存じのとおり、解決しなければならないことです。

ですから、これらは私たちが直面している倫理的な問題の一部です。しかし、この活動における私たちの主要な努力の一つは、最初から、現場の人々が、私たちの審議、私たちの努力、そしてこれを実現するために、全面的に参加できるようにすることです。例えば、誰もがアクセス可能なウェブサイトを持っており、将来の労働研究所が全面的に参加しています。また、現場の人々と協力する研究所も参加しています。そのため、彼らは計画プロセスや実施プロセスに参加しています。