ยีนไดรฟ์คืออะไร นักวิทยาศาสตร์ต่อสู้กับยุงร้ายอย่างไร

สัตว์ที่อันตรายที่สุดในโลกคืออะไร? เป็นคำถามที่นึกถึงสิงโตที่น่ากลัวเสือฉลามและจระเข้ แต่คำตอบคือสัตว์ที่มีความยาวไม่เกิน 1 เซนติเมตร

ยุงบางสายพันธุ์จากจำนวนหลายพันชนิดที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันนั้นเป็นสัตว์ที่อันตรายที่สุดในโลก ยุงก้นปล่อง ยุงเพียงตัวเดียวส่งมาลาเรียผ่านการถูกยุงกัดและติดเชื้อมากกว่า 200 ล้านคนต่อปีและรับผิดชอบต่อการเสียชีวิต 400,000 คนต่อปีซึ่ง 70 เปอร์เซ็นต์เป็นเด็กอายุต่ำกว่า 5 ปี

ยุงชนิดอื่น ๆ ก็แพร่เชื้อโรคเช่นไข้เลือดออกเวสต์ไนล์และซิก้าผ่านการกัดของมัน

เราเป็นนักพันธุศาสตร์ที่วิทยาลัยอิมพีเรียลในลอนดอนที่มุ่งเน้นไปที่ยุงและบทบาทของมันเป็นพาหะของโรค เป็นเวลามากกว่า 20 ปีที่เราได้มุ่งเน้นไปที่การพัฒนาของยุงที่ถูกดัดแปลงพันธุกรรม นั่นเป็นเพราะการควบคุมมาลาเรียหลายสิบปีได้สอนเราว่ากลยุทธ์ที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการป้องกันมาลาเรียคือการควบคุมยุงเอง หลายปีของการวิจัยได้นำไปสู่การพัฒนาเครื่องมือทางพันธุกรรมขั้นสูงสุดและซับซ้อนที่เรียกว่า "การขับเคลื่อนของยีน" เมื่อทำการออกแบบอย่างถูกต้องมันสามารถกำจัดประชากรยุงที่อยู่ในกรงในห้องปฏิบัติการ

ดูเพิ่มเติม: ยุงหลายล้านตัวที่ถูกขับไล่โดยปรสิตที่หุ่นยนต์สามารถต่อสู้กับ Zika ได้อย่างไร

เราต่อสู้กับยุงที่เป็นพาหะโรคทุกวัน

ยุงเพศเมียเท่านั้นที่กัดคน พวกเขาดื่มเลือดมนุษย์เพื่อรวบรวมสารอาหารเพื่อผลิตไข่ หากยุงตัวเมียติดเชื้อไวรัสหรือปรสิตก็จะแพร่เชื้อไปยังคนที่ถูกกัด ต่อมาหากยุงที่ไม่ติดเชื้อกัดคนที่ติดเชื้อใหม่มันจะไปจับเชื้อจุลินทรีย์และมันก็จะสามารถแพร่กระจายเชื้อไปยังบุคคลอื่นได้

สำหรับโรคเช่นมาลาเรียซึ่งเป็นภัยคุกคามต่อประชากรเกือบครึ่งหนึ่งของโลกการริเริ่มด้านสาธารณสุขได้ใช้วิธีการที่หลากหลายเพื่อกำหนดเป้าหมายปรสิตมาลาเรียเองเช่นวัคซีนและยาเสพติด วิธีอื่น ๆ - รวมถึงยาฆ่าแมลงการรมควันมุ้งและการกำจัดแหล่งที่อยู่อาศัยของยุง - พยายามลดการติดต่อหรือจำนวนยุง แต่เราเชื่อว่าการกำหนดเป้าหมายยุงเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการลดผู้ป่วยมาลาเรียทั่วโลก

ตอนนี้ในแอฟริกาที่มีภาระโรคมาลาเรียสูงที่สุดการฉีดพ่นยาฆ่าแมลงในบ้านและนอนหลับภายใต้มุ้งกำจัดแมลงเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการลดการแพร่กระจายของโรคมาลาเรียอย่างรวดเร็ว มาตรการควบคุมและการแทรกแซงเหล่านี้ช่วยลดภาระโรคมาลาเรียอย่างมากในหลาย ๆ ที่ ตั้งแต่ปี 2010 อัตราการเสียชีวิตจากโรคมาลาเรียลดลง 35% ในกลุ่มเด็กอายุต่ำกว่า 5 ปี

แม้ว่าวิธีการเหล่านี้จะไม่ยั่งยืนและพวกเขาจำเป็นต้องดำเนินการในปริมาณมากเพื่อให้ได้ศักยภาพสูงสุด เรื่องนี้เห็นได้ชัดระหว่างปี 2014 และปี 2016 ซึ่งนับเป็นครั้งแรกนับตั้งแต่ปี 2010 ที่มีผู้ป่วยมาลาเรียเพิ่มขึ้นทำลายแนวโน้มที่ลดลงในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ยุงกำลังพัฒนาความต้านทานต่อยาต้านมาลาเรียและยาฆ่าแมลงและเราหมดทางเลือกและเวลา

แนวทางใหม่

เพื่อให้บรรลุการกำจัดโรคมาลาเรียนักวิจัยสาธารณสุขต้องอัพเกรดคลังแสงของเรา ในการก้าวไปสู่เป้าหมายนี้เราห้องปฏิบัติการ Crisanti ที่นี่ที่วิทยาลัยอิมพีเรียลได้ดำเนินการตามแผนที่วางไว้

เมื่อเร็ว ๆ นี้เทคโนโลยีที่เรียกว่า CRISPR ได้รับการพัฒนาเพื่อให้นักวิทยาศาสตร์สามารถแก้ไข DNA ได้อย่างมีประสิทธิภาพ นักวิจัยทั่วโลกกำลังใช้ CRISPR ในการปรับเปลี่ยน DNA ยุงโดยมีเป้าหมายในการกำจัดโรคที่เกิดจากยุงเช่นมาลาเรีย ในห้องแล็บของเราเราได้พัฒนาสิ่งที่อาจเป็นการใช้เทคโนโลยีขั้นสูงที่สุดที่เคยเสนอมา มันถูกเรียกว่า“ การขับเคลื่อนของยีน” การดัดแปลงทางพันธุกรรมชนิดนี้มีความสามารถในการแพร่กระจายลักษณะในประชากรป่าโดยแทนที่กฎดั้งเดิมของกรรมพันธุ์

ดีเอ็นเอที่ถ่ายทอดจากพ่อแม่คนหนึ่งจากรุ่นหนึ่งไปสู่อีกรุ่นหนึ่งผ่านกฎคลาสสิคของกรรมพันธุ์นั้นสืบทอดมาจากลูกหลานเพียงครึ่งเดียวของแต่ละรุ่น สิ่งนี้ทำให้ความถี่ของการดัดแปลงพันธุกรรมหรือลักษณะนิสัยในประชากรของยุงเหมือนกัน

ยีนไดรฟ์ได้รับการถ่ายทอดมาจากลูกหลานมากกว่า 50 เปอร์เซ็นต์ สิ่งนี้ทำให้พวกเขามีความสามารถในการเพิ่มความถี่ของลักษณะมากกว่ารุ่นต่อ ๆ ไปซึ่งเป็นข้อได้เปรียบมากกว่าการใช้ยุงจีเอ็มอื่น ๆ

จริยธรรมการเปลี่ยนแปลงประชากรยุงป่า

เราออกแบบไดรฟ์ของยีนที่มีเป้าหมายในการสร้างยีนที่มีความสำคัญสำหรับการพัฒนาของยุงตัวเมีย เมื่อยีนเหล่านี้กระจัดกระจายแมลงตัวเมียจะไม่สามารถกัดหรือก่อให้เกิดลูกหลานได้

ข้อได้เปรียบของการขับเคลื่อนยีนคือการที่เราสามารถตั้งเป้าหมายเท่านั้น ยุงก้นปล่อง gambiae สปีชีส์ - หนึ่งในเวกเตอร์ปฐมภูมิที่เป็นพาหะของโรคในแอฟริกาตอนใต้ - ทะเลทรายซาฮารา - โดยไม่มีผลกระทบต่อสัตว์ที่ไม่

เมื่อเราทดสอบเทคโนโลยีของเราในห้องแล็บเราสามารถแพร่กระจายคุณลักษณะนี้ไปถึง 100 เปอร์เซ็นต์ของประชากรยุงในกรง ผลที่ตามมาของการผลิตยุงตัวผู้และตัวเมียที่เป็นหมันก็คือเราได้นำประชากรลงสู่ศูนย์ภายในหกเดือน

นี่เป็นครั้งแรกที่ประชากรถูกปราบปรามโดยใช้ยีนขับเคลื่อนแม้ว่าในห้องปฏิบัติการ

การขับของยีนเป็นเทคโนโลยีทางพันธุกรรมที่มีการเคลื่อนไหวรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ ความสามารถในการแปลงประชากรธรรมชาติโดยไม่ต้องมีการแทรกแซงของมนุษย์ทำให้พวกเขาเหมาะที่จะเสริมเครื่องมือและวิธีการในปัจจุบันที่ใช้ในการต่อสู้กับโรคติดเชื้อและลดภาระทางเศรษฐกิจและนิเวศวิทยา

แม้ว่าการปราบปรามประชากรยุงที่ถูกขังในห้องแล็บนั้นเป็นความสำเร็จครั้งสำคัญ แต่การเผยแพร่ภาคสนามที่แท้จริงของการขับเคลื่อนยีนอย่างน้อยหนึ่งทศวรรษในอนาคต

เนื่องจากสามารถแพร่กระจายได้ด้วยตัวเองและในพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ที่มีขนาดใหญ่เทคโนโลยีจึงทำให้เกิดข้อกังวลด้านจริยธรรมมากกว่าการใช้งาน ตัวอย่างเช่นใครเป็นผู้ตัดสินใจว่าเมื่อใดที่การขับเคลื่อนของยีนถูกปล่อยออกมาหากไม่ได้รับฉันทามติอย่างสมบูรณ์จากชุมชนที่ได้รับผลกระทบ ปัญหาเหล่านี้ถูกถกเถียงกันอย่างกว้างขวางโดยนักวิทยาศาสตร์นักจริยธรรมนักควบคุมและผู้ที่อาจได้รับผลกระทบจากการใช้เทคโนโลยีการขับเคลื่อนของยีน

อย่างไรก็ตามชุมชนวิทยาศาสตร์มีความก้าวหน้าอย่างมากต่อวิธีการที่มีศักยภาพในการปกป้องเทคโนโลยีรวมถึงศักยภาพในการออกแบบที่จะ จำกัด การแพร่กระจายของพวกเขา การตัดสินใจขั้นสุดท้ายว่าจะให้มีการผลักดันยีนในป่าได้ด้วยความยินยอมของประเทศที่ได้รับผลกระทบหรือไม่และโดยเฉพาะชุมชนที่อาศัยอยู่กับโรคเหล่านี้ทุกวัน

บทความนี้ถูกตีพิมพ์ครั้งแรกใน The Conversation โดย Andrea Crisanti และ Kyros Kyrou อ่านบทความต้นฉบับที่นี่