Genetik Kontrolü Sürücü için Vektör Nüfus ve Wolbachia pipientis Kullanımı Nüfus Değiştirme Stratejileri

Benim adım Dr. Jason Rascon. Johns Hopkins Bloomberg Halk Sağlığı Okulu'nun Moleküler Mikrobiyoloji ve İmmünoloji Bölümü'nde ve ayrıca Johns Hopkins Sıtma Araştırma Enstitüsü'nde yardımcı profesörüm. Genel olarak vektör popülasyonlarının genetiği ile vektörle bulaşan patojenlerin epidemiyolojisi arasındaki ilişkiyle ilgileniyorum.

Sıtma, günümüzde dünyadaki en önemli vektör kaynaklı hastalıktır. Çok ciddi bir katildir; istatistikler değişkenlik gösterse de yılda yaklaşık 1 ile 3 milyon arasında insan ölümüne yol açmaktadır.

Bunların çoğu Afrika'da beş yaş altı çocuklardır. Bu nedenle bu, devasa bir problemdir. Bu durum sadece mortalite açısından değil, aynı zamanda morbidite, halk sağlığı ve bu hastalığın görüldüğü bölgelerin ekonomisi üzerindeki yükler açısından da gerçekten büyük bir sorundur.

Biliyorsunuz, Güney Amerika, Afrika ve Asya'da; bu bir nevi dünya çapında bir sorun ve yeniden ortaya çıkıyor. Bu nedenle, gen sürücüsü sistemi, bu stratejileri teoride ekonomik olarak mümkün kılan şeydir. Buradaki fikir, popülasyonu esasen çok az sayıda modifiye edilmiş böcekle kontrol edebileceğinizdir.

Ve mekanizma, gen sürücü mekanizması, söz konusu özelliği popülasyon boyunca yüksek bir frekansta yayacaktır. Bunu şu şekilde düşünebilirsiniz: Normal şartlarda, örneğin, geni bir kopya şeklinde taşıyan transgenik bir böcek oluşturduğunuzu varsayalım; çünkü bu böcekler normalde diploiddir. Her kromozomdan iki kopyaya sahiptirler.

Ve eğer sadece rastgele şans eseri yaban tip bir bireyle çiftleşirlerse, yavrularının %50'sinin bu özelliğe sahip olmasını beklersiniz. Ardından, bu yavruların da %50'si bu özelliğe sahip olacaktır. Böylece özellik, zamanla giderek seyrelmiş olur.

Bir gen sürücüsü mekanizması, çeşitli farklı stratejiler veya mekanizmalar aracılığıyla, yavruların %50'sinden fazlasının bu özelliği taşıyacağını belirtir. Böylece, özellik seyrelmek veya aynı frekansta kalmak yerine zamanla frekansını artıracaktır. İlk olarak, bir gen sürücüsü sistemine ihtiyacımız vardır.

Laboratuvar dışında mevcut olan uygulanabilir bir gen sürücüsü sistemi gerçekten yoktur. Çok kontrollü laboratuvar ortamlarında, belirli koşullar altında çalışabilen birkaç sistem bulunmaktadır, ancak bunları doğal saha popülasyonlarına gerçekten uygulayabileceğimiz bir noktada henüz hiçbir şeyimiz yok. Şu anda değerlendirilen çok çeşitli gen sürücüsü mekanizmaları mevcuttur.

Hepsinin avantajları ve dezavantajları vardır, bu nedenle aslında herhangi birinin diğerinden doğuştan daha üstün olduğu söylenemez. Akia Pipi, zorunlu olarak maternal yolla aktarılan bir bakteridir. Rickettsia ile yakından ilişkilidir ve ekolojik zaman ölçeğinde en azından anneden yavrularına özel olarak aktarılır.

Böylece anne enfekte olur, enfekte yavrular dünyaya getirir; erkek ise doğada çeşitli farklı mekanizmalarla enfekte olmaz. Muhtemelen dünyadaki en yaygın endosimbiyotik bakteridir. Bilinen tüm böceklerin %75'ine kadarında bulunduğu tahmin edilmektedir.

Ve bu bakteri, bir sonraki nesle aktarımını maksimize edecek şekilde konakçının üremesini manipüle eder. Erkekler bu bakteri için çıkmaz sokak konakçılar olduğundan, bakteri enfekte dişi sayısını artıracak yöntemlere başvurur. Bu nedenle belirli sistemlerde, genetik olarak erkek olan bireyleri fonksiyonel dişilere dönüştürür veya dişileri, çiftleşmeye hiç ihtiyaç duymadıkları genetik bir yapıya dönüştürür.

Sadece enfekte dişi yavrulara sahip olabilirler ve bu yavrular da enfekte dişi yavrular verebilirler. Ve sivrisinekler. Akia, sitoplazmik uyumsuzluk olarak adlandırılan bir fenomene neden olur.

Ve burada erkekler, bakteriler için çıkmaz sokak konaklar olduklarından, popülasyondaki enfekte olmamış dişilerin uygunluğunu azaltmak için Truva atları olarak kullanılırlar. Dolayısıyla, enfekte bir erkek enfekte olmamış bir dişiyle çiftleşirse, onu sterilize eder. Ancak enfekte dişiler, ister enfekte ister enfekte olmamış bir erkekle çiftleşsinler, etkilenmezler.

Böylece enfekte dişiler, çiftleşmelerinin hiçbiri kısır olmadığı için daha fazla yavruya sahip olurlar. Bu yavrular da enfektedir ve onlar da daha fazla yavru verirler. Bu durum, bakterinin popülasyonlar içinde hızla yayılarak yüksek frekanslara ulaşmasını sağlayabilir.

Böylece fikir, Aedes albopictus'un popülasyonlar arasında yayılma yeteneğini, ilgilenilen genleri popülasyonlara aktarmanın bir yolu olarak kullanmaktır. Aedes albopictus yayıldıkça, örneğin sıtma direnciyle ilgili bir gen gibi ilgilenilen geniniz, genetik sürüklenme (hitchhiking) yoluyla yayılacaktır. Aedes albopictus böcekler arasında oldukça yaygındır.

Tüm sivrisinek cinslerine baktığınızda, hemen hemen her cinsin enfekte olduğunu görürsünüz. Bir cins içindeki her tür enfekte değildir, ancak bazı anomaliler hariç her cins içinde enfekte olan bazı türler vardır. Bilinen herhangi bir doğal anomoli enfeksiyonu yoktur.

Yani Aedes gambiae değil, herhangi bir anomali yok. Ve bu aslında araştırma grubumun temel ilgi alanlarından biri. Aedes gambiae'yi enfekte etmeye çalışıyoruz ve en azından wBaa'nın Aedes gambiae hücrelerini enfekte edebildiğini gösterebildik.

Yani hücre kültüründe. Ve bu in vitro hücre kültürü sisteminden in vivo sivrisinek sistemine aktarmaya çalışıyoruz, ancak bunu henüz kimse yapmadı. Bu nedenle bu işlem nispeten basit.

Geninize sahip olmayan sivrisineklerin bulunduğu bir kafesiniz ve bu gene sahip olan, örneğin Akia'ya veya başka bir gen sürücü mekanizmasına bağlı olan bir sivrisinek suşunuz var. Temel olarak, saf kafes popülasyonunuza deneysel popülasyonunuzdan gelen sivrisinekleri çeşitli farklı frekanslarda ekliyorsunuz, onları yetiştiriyorsunuz, her nesilde rastgele örnekleme yapıyorsunuz ve bu genin frekansının zamanla nasıl değiştiğini görmek için her nesilde işleme devam ediyorsunuz. Böylece işlemi belirli bir nesil sayısına kadar sürdürebilirsiniz.

Bu işlemi, geniniz önceden belirlenmiş bir frekansa ulaşana kadar veya geniniz kaybolana kadar sürdürebilirsiniz. Bunlar, laboratuvar ortamında yapılması gerçekten çok basit deney türleridir. Aslında sadece, her nesilde sivrisinekleri normalde yapacağınız şekilde yetiştirmekten ibarettir.

Dolayısıyla pek çok etik husus bulunmaktadır. Bence ilk olarak, bunun gerçekten işe yarayıp yaramayacağından emin olmalıyız. Mevcut stratejilerden daha iyi olacak mı? Birçok insan genel olarak genetiği değiştirilmiş organizmalara karşı doğuştan gelen bir güvensizliğe sahiptir.

Bu nedenle bu durumu eleyebilmemiz gerekiyor. Genetiği değiştirilmiş sivrisinekleri, diyelim ki onları isteyen A ülkesine saldığınızda ve hemen yanındaki B ülkesi onları istemediğinde, bu sivrisinekler o sınıra saygı duymayacaktır. Dolayısıyla, eğer bu gen sürücüsü mekanizmaları istediğimiz şekilde çalışırsa, o gen yayılacak ve bu sivrisinekler söz konusu geni temel olarak türün yayılım alanı boyunca her yere taşıyacaktır.

Bu nedenle, bu tür siyasi, etik, sosyal ve yasal sorunların oldukça kapsamlı bir şekilde ele alınması gerekiyor. İşleri daha iyiye götürmek yerine daha da kötüleştirmeyeceğimizden emin olmalıyız. Bu yüzden, onları gerçekten doğaya salmadan önce çevrede olup biten her şeyi tam olarak anlamak istiyoruz.

Yani tekrar belirtmek gerekirse, iki farklı kategori mevcut. Birincisi, ciddi olan ancak üzerinde çalıştığımız bilimsel engeller. Bir diğer taraftan ise sosyal, etik ve yasal engeller var.

Ve bence zamanla bilimsel sorunları çözebileceğiz. Yani, sivrisineklerde uygulanabilecek, gerçekten işe yarayan bir gen sürücüsü mekanizması henüz yok. Drosophila üzerinde çok gelecek vadeden bazı güncel çalışmalar var ancak bunlar henüz sivrisineklere aktarılmadı.

Ancak bence bunlar, üzerinde çalıştığımız türden şeyler ve biliyorsunuz, son 10 yılda, 10-15 yılda çok yol katettik. Önümüzdeki 10 yılda da çok ilerleme kaydedeceğiz. Ve gerçekten inanıyorum ki, salınım için uygun olan bu sivrisinek suşlarına sahip olduğumuzda, nihayetinde çözülebilecek olan bilimsel meseleler için insanların gerçekten bizim bunları salmamıza izin vermesi gerekecek.

Ve bence bu tür engelleri aşmak, bilimsel sorunları aşmaktan çok daha, çok daha zor olacak. Ve bu, çok zaman alacak bir süreç. Sonunda insanların bunları kabul etmek istememesi de olasıdır.

Ve gerçekten, biliyorsunuz, eğer durum o noktaya gelmişse, bu konuda yapabileceğimiz pek bir şey yok. Genel olarak, oldukça fazla finansman mevcut. Yani, her zaman daha fazla finansmana ihtiyaç duyabiliriz ancak National Institutes of Health, DSÖ ve Gates Foundation, vektörle bulaşan hastalıklar için gerçekten çok ciddi miktarda kaynak ayırıyorlar.

Özellikle sıtma ve dang humması. Bence, mevcut ödenekler açısından bakıldığında, oldukça fazla kaynak var. Bunların tamamı tek bir alana, yani genetiği değiştirilmiş sivrisineklere gitmemeli.

Her şey böcek ilaçlarına harcanmamalı. Ancak stratejilerimizi çeşitlendirmemiz ve bu soruna gerçekten her açıdan saldırmaya çalışmamız gerekiyor. Fakat orada mevcut bir finansman var.

Yani, şu anda herkes için finansman sağlamak zor, ancak.