Neue Methode blockiert genetisch Mücken aus der Übertragung von Malaria

Mücken töten jedes Jahr mehr Menschen als jedes andere Tier. Im Jahr 2023 infizierten die blutsaugenden Insekten 263 Millionen Menschen mit Malaria, was zu fast 600.000 Todesfällen führte, von denen 80% Kinder waren.

Die jüngsten Bemühungen, die Übertragung von Malaria zu blockieren, wurden ins Stocken geraten, da Mücken die Resistenz gegen Insektizide und die Parasiten innerhalb von Mücken, die Malaria verursachen, gegen Arzneimittel resistent geworden sind. Diese Rückschläge wurden durch die Covid-19-Pandemie verstärkt, die die anhaltenden Anti-Malaria-Bemühungen behinderte.

Jetzt haben Forscher der University of California San Diego, der Johns Hopkins University, der UC Berkeley und der University of São Paulo eine neue Methode entwickelt, die Mücken aus der Übertragung von Malaria genetisch blockiert.

Die Biologen Zhiqian Li und Ethan Bier von der UC San Diego sowie Yuemei Dong und George Dimopoulos von der Johns Hopkins University haben ein CRISPR-basiertes Gen-Editing-System erstellt, das ein einzelnes Molekül innerhalb von Mücken, ein winziger, aber wirksamer Veränderung, das das Malaria-Parasit-Übertragungsverfahren stoppt. Genetisch veränderte Mücken sind immer noch in der Lage, diejenigen mit Malaria zu beißen und Parasiten aus ihrem Blut zu erwerben, aber die Parasiten können nicht mehr auf andere Menschen verteilt werden. Das neue System ist so konzipiert, dass das Malaria-Resistenzmerkmal genetisch verbreitet wird, bis die gesamte Populationen der Insekten die krankheitsverursachenden Parasiten nicht mehr übertragen.

„Das Ersetzen einer einzelnen Aminosäure in Mücken durch eine andere natürlich vorkommende Variante, die verhindert, dass sie mit Malariaparasiten infiziert werden – und diese vorteilhafte Eigenschaft in einer Mückenpopulation zu verbreiten – ist ein Game -Changer -Professor, Professor in der UC San Diego Department of Cell und Developmental Bio (School of Biological Sciences). „Es ist kaum zu glauben, dass diese eine winzige Veränderung einen so dramatischen Effekt hat.“

Das neu entwickelte System verwendet CRISPR-Cas9 „Scissors“ und eine Führungs-RNA, um einen genetischen Schnitt an einem genauen Ort innerhalb des Genoms des Mückens zu machen. Es ersetzt dann die unerwünschte Aminosäure, die Malaria durch die vorteilhafte Version überträgt, die dies nicht tut.

Das System zielt auf ein Gen ab, das ein Protein erzeugt, das als „FREP1“ bekannt ist, das Mücken hilft, sich beim beißen zu entwickeln und sich von Blut zu ernähren. Das neue System wechselt eine Aminosäure in FREP1, die als L224 mit einem genetischen Alternativ oder Allel bezeichnet wird, das als Q224 bezeichnet wird. Krankheitsverursachende Parasiten verwenden L224, um zu den Speicheldrüsen des Insekts zu schwimmen, wo sie positioniert sind, um eine Person oder ein Tier zu infizieren.

Dimopoulos, Professor in der Abteilung für molekulare Mikrobiologie und Immunologie und das Johns Hopkins Malaria Research Institute (Bloomberg School of Public Health), und sein Labor testete Stämme von Anopheles Stephensi Mücken, der Hauptvektor der Malaria -Übertragung in Asien. Sie fanden heraus, dass der L224-zu-Q224-Schalter zwei verschiedene Arten von Malaria-Parasiten effektiv daran hindert, die Speicheldrüsen zu erreichen, wodurch eine Infektion verhindert wird.

Die Schönheit dieses Ansatzes besteht darin, ein natürlich vorkommendes Mücken -Gen -Allel zu nutzen. Mit einer einzigen, präzisen Optimierung haben wir ihn in einen mächtigen Schild verwandelt, der mehrere Malaria-Parasitenarten blockiert und wahrscheinlich über verschiedene Mückenarten und -populationen hinweg und den Weg für anpassbare, reale Strategien zur Kontrolle dieser Krankheit ebnet. „

George Dimopoulos, Johns Hopkins University

In einer Reihe von Follow-On-Tests stellten die Forscher fest, dass der genetische Switch die Infektionsfähigkeiten des Parasiten zwar störte, blieb das normale Wachstum und die Reproduktion der Mücken jedoch unverändert. Mücken mit der neu eingefügten Variante Q224 zeigten ähnliche Fitness wie die ursprüngliche L224 -Aminosäure, eine wichtige Leistung, da das FREP1 -Protein eine wichtige Rolle in der Biologie der Mückene der Mücke spielt, die von seiner Rolle bei der Nutzung durch Malaria -Parasiten getrennt ist.

Ähnlich wie bei einem Gen-Drive erstellten die Forscher eine Technik für Mücken-Nachkommen, um das Allel Q224 genetisch zu erben und es in ihren Bevölkerungsgruppen zu verbreiten, wodurch die Übertragung von Malaria-Parasiten gestoppt wurde. Dieses neue „Allel-Drive“ folgt einem vergleichbaren System, das kürzlich im Bier-Labor entwickelt wurde, das die Insektizidresistenz bei Ernteschädlingen genetisch umkehrt.

„In dieser früheren Studie haben wir einen selbsteliminierenden Antrieb erstellt, der eine Population von Obstfliegen von Resistent gegen Insektizide in ihren einheimischen Insektizid-aussempfindlichen Zustand umwandelt. Dann verschwindet diese genetische Kassette gerade und hinterlässt nur eine erneute Insektenpopulation“, sagte Bier. „Ein ähnliches Phantom-Antriebssystem könnte Mückenpopulationen in die Parasitenresistente FREP1Q-Variante umwandeln.“

Während die Forscher die Wirksamkeit des L224-zu-Q224-Schalters demonstrierten, greifen sie noch nicht vollständig aus Warum Diese Änderung funktioniert so effizient. Die laufende Untersuchung darüber, wie der Q224 -Aminosäure den Infektionstranweg des Parasiten blockiert.

„Dieser Durchbruch ist das Ergebnis nahtloser Teamwork und Innovationen zwischen Institutionen“, sagte Dimopoulos. „Zusammen haben wir die genetischen Werkzeuge der Natur genutzt, um Mücken in Verbündete gegen Malaria zu verwandeln.“

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