Innovative Biokontrolltechnik zielt auf weibliche Insekten ab, um durch Mücken übertragene Krankheiten zu bekämpfen

Forschern zufolge könnte eine genetische Biokontrollmethode, die die Lebensdauer weiblicher Insekten verkürzt, genauso schnell wirken wie Pestizide, um die Populationen krankheitsübertragender Mücken und zerstörerischer Pflanzenschädlinge zu reduzieren.

Insektenschädlinge stellen eine enorme Bedrohung für die globale Gesundheit und Landwirtschaft dar, da sie jedes Jahr Hunderttausende Todesfälle und Millionen von Infektionen verursachen und Milliarden an Gesundheitsschäden und Ernteschäden verursachen.

Biokontrolle wird zunehmend als praktikable Alternative zu Pestiziden angesehen, die Nichtzielarten und Ökosysteme schädigen können und mit zunehmender Resistenz gegen sie an Wirksamkeit verlieren.

Ein neuer Ansatz namens Toxic Male Technique (TMT), der von Forschern am ARC Centre of Excellence in Synthetic Biology an der Macquarie University in Australien entwickelt wurde, beinhaltet die gentechnische Veränderung männlicher Insekten, um die Lebensdauer der Weibchen, mit denen sie sich paaren, zu verkürzen.

Forscher sagen, dass es eingesetzt werden kann, um schnell auf Ausbrüche landwirtschaftlicher Schädlinge zu reagieren und durch Mücken übertragene Krankheiten wie Malaria, Dengue-Fieber und Zika zu bekämpfen.

„Wir sind davon überzeugt, dass unsere Technologie das Potenzial hat, genauso schnell zu wirken wie Pestizide, ohne die damit verbundenen Risiken einer Schädigung anderer Arten und der Umwelt“, sagt Samuel Beach, Forscher für angewandte Biowissenschaften an der Macquarie University und Hauptautor der heute in Nature veröffentlichten Studie Kommunikation.

Laut Beach ist der Ansatz effizienter als bestehende Methoden wie die Sterile-Insekten-Technik oder die Freisetzung von Insekten mit tödlichen Genen, die durch die Freisetzung von Massen sterilisierter oder gentechnisch veränderter Männchen zur Paarung mit wilden Weibchen funktionieren.

Mit diesen Techniken gebären die begatteten Weibchen keine oder nur männliche Nachkommen, aber sie ernähren sich weiterhin von Blut und verbreiten Krankheiten, bis sie auf natürliche Weise sterben – was bedeutet, dass die Population beißender Weibchen nur abnimmt, wenn die nächste Generation auftaucht.

„TMT ist billiger, weil man weniger Männchen braucht, um die Insektenpopulation oder die Ausbreitung von Krankheiten viel schneller zu reduzieren“, erklärt Beach.

Giftproteine

Bei der neuen Technik werden männliche Insekten gentechnisch verändert, um insektenspezifische Giftproteine ​​in ihrem Sperma zu produzieren. Wenn sich diese Männchen mit Weibchen paaren, werden die Proteine ​​übertragen, was die Lebensdauer der Weibchen und ihre Fähigkeit, Krankheiten zu verbreiten, erheblich verkürzt.

Die Forscher fanden heraus, dass die Paarung von Weibchen mit gentechnisch veränderten Männchen ihre Lebensdauer um 60 Prozent verkürzte.

„Im Idealfall streben wir eine 100-prozentige Verkürzung der Lebensspanne an – das heißt, die Weibchen sterben, sobald sie sich mit dem Männchen paaren“, sagte Beach gegenüber SciDev.Net. „Aber das wollen wir langfristig erreichen, das wird einige Zeit dauern.“

Selbst eine Reduzierung um 60 Prozent könnte einen großen Beitrag zur Verringerung der Auswirkungen von durch Mücken übertragenen Krankheiten leisten, fügt er hinzu.

Krankheiten wie Malaria, Dengue-Fieber, Zika, Chikungunya und Gelbfieber werden von den Weibchen der Mückenarten Aedes aegypti und Anopheles gambiae übertragen.

Beach erklärt, dass eine weibliche Mücke, die sich von Blut eines Wirts ernährt und sich dabei mit dem Virus infiziert, für ein paar Tage nicht ansteckend ist. Für einen Zeitraum von fünf bis zehn Tagen kann sie die Krankheit nicht auf eine andere Person übertragen.

„Das bedeutet, dass wir keine 100-prozentige Sterblichkeit erreichen müssen, wir müssen lediglich ihre Lebensspanne innerhalb dieses Zeitraums verkürzen, in dem sie die Krankheit nicht auf eine zweite Person übertragen kann, was wir auf etwa 60 bis 80 Prozent pro Person schätzen „Die Lebensdauer wird um ein Prozent verkürzt“, sagt Beach.

Den Forschern zufolge könnte die Technologie für Landwirte sogar noch besser funktionieren, da Pflanzenschädlinge eine längere Lebensdauer haben als Mücken – bis zu ein oder zwei Jahre im Vergleich zu drei bis vier Wochen.

„Da die Generationsdauer so lang ist, wird es einen viel größeren Nutzen für landwirtschaftliche Schädlinge haben, wenn wir das Weibchen früher töten können“, fügt Beach hinzu.

Betriebskosten

Tonny Owalla, ein Forscher bei Med Biotech Laboratories Kampala, Uganda, der nicht an der Studie beteiligt war, glaubt, dass die Entwicklung männlicher Mücken zur Reduzierung der Population weiblicher Malariaträger ein nützlicher Ansatz sein könnte.

Er warnt jedoch davor, dass die Kosten für den Einsatz die Technologie für den routinemäßigen Einsatz in Malaria-Endemieländern unbrauchbar machen könnten.

„Nehmen Sie zum Beispiel, wie viele männliche Mücken man in der Demokratischen Republik Kongo einsetzen würde, dem Land mit der höchsten Malaria-Endemie in Afrika, wie viele Auswilderungsrunden pro Jahr, Infrastruktur, Mückenversorgungsquelle …“, sagt Owalla.

Beach sagt, dass die Technologie strenge Sicherheitstests durchlaufen muss, bevor sie eingeführt wird. Darüber hinaus sind auch regulatorische Rahmenbedingungen für den Einsatz und eine Infrastruktur zur Züchtung von Mücken erforderlich.

Wir sind jedoch sicher, dass unsere Technologie in ein paar Jahren Millionen von Menschen auf der ganzen Welt eine nachhaltige Lösung für die Bekämpfung von Krankheiten und Pflanzenschädlingen bieten wird.“

Tonny Owalla, Forscher bei Med Biotech Laboratories Kampala, Uganda

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