Komary genetycznie zmodyfikowane i walka z malarią

Komary genetycznie zmodyfikowane, które będą odporne na zarażenie malarią i które być może zastąpią komary „naturalne”: o tym marzą naukowcy z Uniwersytetu w Arizonie. Zresztą, sen ten prawie się już spełnił. Malaria jest chorobą zakaźną, spotykaną głównie w krajach tropikalnych, która zabija 1 000 000 osób rocznie. Istnieje jednak ryzyko, że choroba będzie jeszcze bardziej pustosząca, ponieważ jej odporność na lekarstwa stale rośnie, a także rośnie odporność roznoszących ją komarów na środki owadobójcze.

Czynnikiem odpowiedzialnym za malarię jest organizm jednokomórkowy, nazywany Plasmodium, pasożytujący na komarach i przenoszony na człowieka przez samice insektów, w czasie te kiedy nas gryzą i pobierają naszą krew, aby się nią żywić. W ciele insekta odbywa się reprodukcja pasożyta. Podczas gdy komar żywi się krwią zarażonego malarią zwierzęcia, zintegrowane gamety Plasmodium zapładniają się i w ten sposób otrzymane ookinety (czyli ruchliwe zygoty u niektórych pasożytniczych wiciowców), przechodzą przez barierę narządów wewnętrznych insekta. Następnie przechodzą one w etap oocyst (czyli zygot występujących u niektórych pierwotniaków pasożytniczych), którym zajmie około 12 dni uwolnienie sporozoitów, czyli mobilnych komórek, które przedostaną się następnie do ślinianki komara.

W ten sposób, w ciągu 16 dni po zakażeniu, insekt może wstrzykiwać z powrotem pasożyta innym zwierzętom, podczas swoich kolejnych posiłków. Aby w końcu wykorzenić tę chorobę, istnieje wiele rozwiązań: pestycydy, coraz mniej zresztą skuteczne, szczepionki, na które trzeba czekać, albo też stworzenie komarów w 100 procentach odpornych na pasożyta; strategia ta jest możliwa dzięki geniuszowi genetyki. W tego typu walce z malarią najważniejsze są trzy parametry: maksymalna odporność komara, skrócenie długości życia insekta (generalnie, długość życia komara wynosi średnio 2 tygodnie, jedynie te, które żyją dłużej mogą więc przenosić chorobę), oraz przewagę komara zmodyfikowanego nad komarem dzikim, aby mógł go w sposób spontaniczny zastąpić w naturze.

Badacze z Uniwersytetu w Arizonie spróbowali zmodyfikować genetycznie Anopheles stephensi, przedstawiciela jednego z gatunków komarów, które są roznosicielami tej choroby, tak, aby stały się one całkowicie odporne na infekcję Plasmodium. Rezultaty tych prób zaprezentowano w dzienniku Plos Pathogen. Naukowcy wprowadzili obecne już geny u insekta do embrionów komara, ale zwiększyli poziom jego ekspresji, precyzyjnie we wnętrzu komara, dzięki sekwencjom DNA, które są aktywowane jedynie w komórkach narządów wewnętrznych. Naukowcy także lekko zmodyfikowali gen, w ten sposób, żeby był jeszcze bardziej aktywny. Gen ten, kodujący dla kinazy nazywanej Akt, uczestniczy także w różnych mechanizmach komórkowych, wśród których jest także droga sygnalizowania dla insuliny oraz mechanizm wewnętrznej odporności komarów.

Poza tym, poprzednie analizy pozwoliły wykazać rolę tego genu w różnicowaniu długości życia insektów. Naukowcy następnie podali zarażone pożywienie insektom zmodyfikowanym genetycznie. Komary heterozygotyczne, czyli takie, które posiadają normalną wersję genu Akt oraz wersję zmodyfikowaną, są, z jednej strony, w mniejszej liczbie, jeśli chodzi o podatność na zarażenia pasożytem niż komary dzikie (odpowiednio 10,5% do 58,5%), a z drugiej strony, te, które zostały zarażone, miały porównywalnie dużo mniej pasożytów – redukcja o całe 95,6%.

Kiedy tylko ten sam test wykonano na komarach homozygotycznych, to znaczy posiadających dwa allele zmodyfikowane genu Akt, żadnego już przedstawiciela Pasmodium nie odnaleziono u insektów, a więc nie odnaleziono ani jednego śladu infekcji. Poza tym, długość życia zmodyfikowanych komarów zmnieszyła się także znacząco. Aczkolwiek, poziom reprodukcji komarów zmodyfikowanych genetycznie wydaje się identyczny do poziomu reprodukcji komarów dzikich.

Tak więc, można powiedzieć, że naukowcom udało się osiągnąć dwa z trzech założonych celów. Ale ostatnie założenie, czyli zwycięstwo reprodukcyjne komarów zmodyfikowanych nad komarami dzikimi, będzie z pewnością o wiele trudniejsze do zrealizowania. Poza tym, zastosowanie tej strategii zastąpienia komarów dzikich przez komary zmodyfikowane, przedstawia także inne problemy: chociażby, z punktu widzenia etycznego, jak człowiek może wprowadzać do natury gatunek zmodyfikowanych insektów, bez możliwość kontrolowania jego przyszłości?

Na tę chwilę, komary zmodyfikowane są trzymane na szczęście pod bardzo ścisłym nadzorem, w silnie zabezpieczonym laboratorium, bez żadnej szansy na ucieczkę.