Inovativna tehnika biokontrole cilja na samice žuželk za boj proti boleznim, ki jih prenašajo komarji

Inovativna tehnika biokontrole cilja na samice žuželk za boj proti boleznim, ki jih prenašajo komarji

Genetska metoda biokontrole, ki skrajša življenjsko dobo samic žuželk, bi lahko delovala tako hitro kot pesticidi za zmanjšanje populacije komarjev, ki prenašajo bolezni, in uničujočih rastlinskih škodljivcev, pravijo raziskovalci.

Škodljivi insekti predstavljajo veliko grožnjo svetovnemu zdravju in kmetijstvu, saj vsako leto povzročijo na stotine tisoč smrti in milijone okužb ter povzročijo več milijard škode za zdravje in pridelke.

Biokontrola se vedno bolj obravnava kot izvedljiva alternativa pesticidom, ki lahko škodujejo neciljnim vrstam in ekosistemom ter postanejo manj učinkoviti, ko se poveča odpornost proti njim.

Nov pristop, imenovan Toxic Male Technique (TMT), ki so ga razvili raziskovalci v ARC centru odličnosti za sintetično biologijo na Univerzi Macquarie v Avstraliji, vključuje gensko inženirstvo insektnih samcev za skrajšanje življenjske dobe samic, s katerimi se parijo.

Raziskovalci pravijo, da ga je mogoče uporabiti za hitro odzivanje na izbruhe kmetijskih škodljivcev in boj proti boleznim, ki jih prenašajo komarji, kot so malarija, denga in zika.

"Verjamemo, da ima naša tehnologija potencial, da deluje tako hitro kot pesticidi, brez s tem povezanih tveganj za škodo drugim vrstam in okolju," pravi Samuel Beach, raziskovalec uporabnih znanosti o življenju na Univerzi Macquarie in glavni avtor študije, objavljene danes v Nature Communication.

Beach pravi, da je pristop učinkovitejši od obstoječih metod, kot je tehnika sterilnih žuželk ali izpuščanje žuželk s smrtonosnimi geni, ki delujejo tako, da sproščajo množice steriliziranih ali gensko spremenjenih samcev, da se parijo z divjimi samicami.

S temi tehnikami parjene samice ne skotijo ​​nobenih ali samo moških potomcev, vendar se še naprej prehranjujejo s krvjo in širijo bolezni, dokler ne umrejo po naravni poti – kar pomeni, da populacija grizljivih samic le upada, ko se pojavi naslednja generacija.

"TMT je cenejši, ker potrebujete manj samcev, da zmanjšate populacijo žuželk ali širjenje bolezni veliko hitreje," pojasnjuje Beach.

Strupene beljakovine

Nova tehnika vključuje gensko inženirstvo moških žuželk, da v svoji spermi proizvedejo za žuželke specifične beljakovine strupa. Ko se ti samci parijo s samicami, se beljakovine prenesejo, kar znatno skrajša življenjsko dobo samic in njihovo sposobnost širjenja bolezni.

Raziskovalci so ugotovili, da parjenje samic z gensko spremenjenimi samci skrajša njihovo življenjsko dobo za 60 odstotkov.

"V idealnem primeru si prizadevamo za 100-odstotno zmanjšanje življenjske dobe - to je, da samice umrejo takoj, ko se parijo s samcem," je za SciDev.Net povedala Beach. "Toda to želimo doseči dolgoročno, trajalo bo nekaj časa."

Tudi 60-odstotno zmanjšanje bi lahko veliko pripomoglo k zmanjšanju vpliva bolezni, ki jih prenašajo komarji, dodaja.

Bolezni, kot so malarija, mrzlica denga, zika, čikungunja in rumena mrzlica, prenašajo samice vrst komarjev Aedes aegypti in Anopheles gambiae.

Beach pojasnjuje, da samica komarja, ki se hrani s krvjo gostitelja in se okuži z virusom, nekaj dni ni kužna. V obdobju od pet do deset dni ne more prenesti bolezni na drugo osebo.

"To pomeni, da nam ni treba doseči 100-odstotne umrljivosti, le skrajšati moramo njihovo življenjsko dobo v tistem časovnem obdobju, ko ne morejo prenesti bolezni na drugo osebo, kar ocenjujemo na približno 60 do 80 odstotkov na osebo. "Življenjska doba se skrajša za en odstotek," pravi Beach.

Raziskovalci pravijo, da bi tehnologija lahko delovala celo bolje za kmete, ker imajo rastlinski škodljivci daljšo življenjsko dobo kot komarji – do leto ali dve v primerjavi s tremi do štirimi tedni.

»Ker je generacijski čas tako dolg, bo kmetijskim škodljivcem veliko bolj koristilo, če lahko samico ubijemo prej,« dodaja Beach.

Obratovalni stroški

Tonny Owalla, raziskovalec pri Med Biotech Laboratories Kampala, Uganda, ki ni bil vključen v študijo, verjame, da bi bil lahko razvoj samcev komarjev za zmanjšanje populacije samic prenašalcev malarije koristen pristop.

Vendar opozarja, da bi lahko zaradi stroškov uvedbe tehnologija postala neuporabna za rutinsko uporabo v državah, endemičnih za malarijo.

»Vzemite za primer, koliko samcev komarjev bi izpustili v Demokratični republiki Kongo, državi z najbolj endemično malarijo v Afriki, koliko krogov izpustov na leto, infrastrukturo, vir oskrbe s komarji ...« pravi Owalla.

Beach pravi, da mora tehnologija opraviti stroga varnostna testiranja, preden jo uvedejo. Poleg tega so potrebni regulativni okviri za uporabo in infrastrukturo za razmnoževanje komarjev.

Vendar smo prepričani, da bo naša tehnologija v nekaj letih milijonom ljudi po vsem svetu zagotovila trajnostno rešitev za boj proti boleznim in rastlinskim škodljivcem.«

Tonny Owalla, raziskovalec pri Med Biotech Laboratories Kampala, Uganda

Viri: