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Medizin

Malaria: Gene Drive zerstört Mückenpopulation im Labor nach acht Generationen

Donnerstag, 27. September 2018

Mücke als Zielscheibe/pepik44 stock.adobe.com
Bei Organismen mit Gene Drive wird ein gentechnisch verändertes Allel weit häufiger an die Nachkommen vererbt, als es die Vererbungsregeln zulassen würden. /pepik44, stock.adobe.com

London – Mit einem Gene Drive haben Forscher in Großbritannien eine Population von malariaübertragenden Moskitos in einem Biosicherheit-Insektarium nach wenigen Generationen komplett zum Verschwinden gebracht. Unklar bleibt, ob bei Experimenten in natürlichen Populationen Resistenzen auftreten würden. Die Ergebnisse wurden in Nature Biotechnology publiziert (2018; doi: 10.1038/nbt.4245).

Die Wissenschaftler im Projekt Target Malaria haben dabei ein CRISPR/Cas9-Konstrukt für den Genabschnitt doublesex eingesetzt; diese Erbanlage steuert in der Mückenart Anopheles gambiae die Ausdifferenzierung beider Geschlechter. Indem ein Genabschnitt von doublesex entfernt wurde, sind aus den Eiern fertile Männchen geschlüpft sowie unfruchtbare Weibchen, die keine Eier mehr legen konnten.

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In Experimenten in zwei Biosicherheit-Insektarien für Mücken wurden dann jeweils 300 normale Weibchen mit 150 normalen und 150 mutierten Männchen verpaart, die im Erbgut das Doublesex-Gen mit einem CRISPR/Cas9-Konstrukt trugen.

Im 1. Experiment konnten die Weibchen bereits nach 8 Generationen keine Eier mehr legen – die Mückenpopulation brach zusammen. Im 2. Experiment dauerte es 11 Generation, bis der Gene Drive bei allen Weibchen die Fertilität zerstört hatte. Die Forscher selbst räumen ein, ihr Gene Drive sei bisher „kein Beweis, dass keine Resistenzen auftreten können“.

/vimeo, Target Malaria

Resistenzen im Freilandversuch vorbeugen

Dieses Problem sieht auch Ernst A. Wimmer von der Georg-August-Universität Göttingen: „Die Wahl der Zielsequenz im Erbgut beeinflusst entscheidend die Effektivität des Gene Drive. Der Sequenzvergleich von 16 verschiedenen Anopheles-Arten zeigt durchaus eine begrenzte Varianz an dieser Stelle“, gibt er zu Bedenken und verweist auf das Supplement der Studie (Fig. 8). Die Genschere könnte dadurch hin und wieder Varianten hervorbringen, die eine Geschlechtsdifferenzierung erlauben würden – der Gene Drive verliert seine Wirkung, erklärt der Leiter der Abteilung Entwicklungsbiologie, Johann-Friedrich-Blumenbach-Institut für Zoologie und Anthropologie.

Um dies zu vermeiden, sollten auf alle Fälle mehrere Zielstellen gleichzeitig verwendet werden, wie es 2018 in einer PNAS-Publikation per Modell vorgeschlagen und kurz darauf experimentell gezeigt wurde. „Ansonsten wäre es in der Tat zu erwarten, dass in einem groß angelegten Freilandversuch Resistenzen entstehen und selektioniert werden.“

Deshalb wird es wohl mindestens noch 10 Jahre dauern, bis Freilassungsversuche angegangen werden können. Ernst A. Wimmer, Georg-August-Universität Göttingen

Bis zum ersten Freilandversuch werden nach Wimmers Einschätzung noch mindestens 10 Jahre vergehen: „Für uns Forscher stellt sich derzeit immer noch das Problem, dass die Effektivität mit den derzeitigen Gene-Drive-Versionen nicht wirklich ausreicht – was aber womöglich tatsächlich innerhalb der nächsten 5 Jahre in den Griff zu bekommen sein wird.“ Für die Freisetzung müsse der gesellschaftliche Konsens vorhanden sein. Forscher in den USA wie Kevin Esvelt arbeiten zudem daran, Sicherheitsschranken in die Gene-Drive-Technik einzubauen. „Sollten sich diese derzeit noch theoretischen Möglichkeiten realisieren lassen, müssten diese Konzepte zunächst im Labor getestet werden. Deshalb wird es wohl mindestens noch 10 Jahre dauern, bis Freilassungsversuche angegangen werden können.“

Im nächsten Schritt wollen die britischen Wissenschaftler die Ausbreitung ihrer genetisch veränderten Moskitos unter natürlichen ökologischen Bedingungen simulieren im Einklang mit den Empfehlungen der US-amerikanischen Nationalen Akademien der Wissenschaften zur Biosicherheit von Gene Drives. Die Forschungen des Konsortiums Target Malaria werden von der Bill & Melinda Gates Foundation und dem Biotechnology and Biological Sciences Research Council UK finanziert. © gie/aerzteblatt.de

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