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Medizin

Resistente Gen-Mücken könnten Malaria-Überträger in der Natur verdrängen

Dienstag, 24. November 2015

Anopheles-stephensi /dpa

Irvine - US-Forscher haben das Erbgut einer tropischen Stechmücke so modifiziert, dass sie vermutlich die Fähigkeit zur Übertragung der Malaria verliert. Eine zweite Modif­ikation würde laut der Publikation in den Proceedings of the National Academy of Sciences (2015; doi: 10.1073/pnas.1521077112) sicherstellen, dass sich die Gene in freier Natur ausbreiten würden. Dies könnte neben der erhofften Eindämmung der Malaria auch nicht absehbare Auswirkungen auf das Ökosystem haben.

Die Idee, Insekten genetisch so zu modifizieren, dass sie keine Krankheitserreger mehr übertragen können, beschäftigt den Molekularbiologen Anthony James von der Universität von Kalifornien in Irvine schon seit 20 Jahren. Dem Forscher war es in der Vergangenheit auch gelungen, die Gene von Antikörpern gegen Plasmodium falciparum in das Genom von Anopheles-Mücken einzubauen.

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Diese Tiere werden dadurch immun gegen eine Infektion mit dem Malaria-Parasiten. Das Problem bestand darin, dass diese Gene nach den Mendelschen Regeln nur an die Hälfte der Nachfahren vererbt werden. In einem Feldversuch würden die mühevoll konstruierten Gene schnell in den Hintergrund geraten.  

Anfang dieses Jahres hatte jedoch ein weiteres Team von Mikrobiologen um Ethan Bier and Valentino Gantz von der Universität in San Diego eine Technik entwickelt, die diese Ausdünnung im Ökosystem verhindert. Die Forscher fügten in das Genom ein zweites Gen ein. Es kodiert ein CRISPR-assoziiertes Cas9 Nucleaseenzym.

Dieses Enzym kann nach der Befruchtung gezielt ein Gen kopieren und in das homo­loge Chromosom einfügen. Das Ergebnis ist eine „mutagene Kettenreaktion“, die die Forscher zunächst an der Fruchtfliege Drosophila melanogaster erprobt haben (Science 2015; 348: 442-444). Die „mutagene Kettenreaktion“ hat zur Folge, dass sich eine Genmodifikation mit jedem Vermehrungszyklus in einem Ökosystem ausbreiten würde. Bei Stechmücken könnten bereits nach einer Saison alle Mücken Träger des neuen Merkmals sein.

Beide Teams haben in den letzten Monaten das Erbgut von Anopheles stephensi, ein in Indien verbreiteter Überträger der Malaria, entsprechend modifiziert. Die von ihnen konstruierte „Gen-Kassette“ erwies sich als außerordentlich effizient. Insgesamt 99,5 Prozent der Nachfahren waren Träger der Erbgutmanipulation, die gleich zwei Antikörper in das Erbgut der Malaria-Mücke übertragen hat: Ein Antikörper bindet Chitinase 1, ein Protein der Ookinete (bewegliche befruchtete Eizelle) des Malaria-Erregers.

Das andere Gen neutralisiert das Circumsporozoitenprotein (CSP), gegen den auch der erste Malariaimpfstoff eine Immunität erzeugt. Um die Effektivität des Gentransfers zu überprüfen, fügten die Forscher noch ein Gen ein, dass die Augen der Mücken rot fluoreszieren lässt. Mit diesem Hilfsmittel könnte bei einem Feldversuch mit einer Lampe schnell festgestellt werden, ob sich das Gen in der Population der Stechmücken tatsächlich ausgebreitet hat.

Ob es zu einem solchen Feldversuch kommt, bleibt abzuwarten. Die neue Methode würde den Genpool in einer Population vermutlich auf Dauer verändern und die Veränderungen könnten kaum rückgängig gemacht werden. Die kalifornischen Forscher kündigten gegenüber der Presse an, dass sie die neuen Gen-Mücken zunächst in Käfigexperimenten testen wollen. Eine versehentliche Ausbreitung befürchten sie nicht, da A. stephensi in Kalifornien in der Natur nicht lebensfähig sei.

Andere Teams haben die neue Technik bereits aufgegriffen. Ein Team am Imperial College London entwickelt laut Nature derzeit eine Genvariante von A. gambiae, die in Afrika südlich der Sahara die Malaria überträgt. Das Team, das seine Ergebnisse demnächst in Nature Biotechnology vorstellen will, experimentiert mit Genen, die die Produktion von Eiern weiblicher Mücken vermindert. Da diese Veränderung die evolutionäre Fitness herabsetzt, wäre der Effekt auf die Malaria-Population vermutlich zeitlich begrenzt und damit weniger riskant. © rme/aerzteblatt.de

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