Wetenschappers hebben muggen ontwikkeld die de groei van malaria-veroorzakende parasieten in hun darmen vertragen, waardoor de overdracht van de ziekte op mensen wordt voorkomen.

De genetische modificatie zorgt ervoor dat muggen verbindingen in hun ingewanden produceren die de groei van parasieten belemmeren, wat betekent dat het onwaarschijnlijk is dat ze de speekselklieren van de muggen bereiken en in een beet worden doorgegeven voordat de insecten sterven.

Tot nu toe is aangetoond dat de techniek de kans op verspreiding van malaria in een laboratoriumomgeving drastisch vermindert, maar als het veilig en effectief is gebleken in de praktijk, zou het een krachtig nieuw hulpmiddel kunnen zijn om malaria te helpen elimineren.

De innovatie, door onderzoekers van het Transmission:Zero-team van Imperial College London, is zo ontworpen dat het kan worden gekoppeld aan bestaande "gene drive" -technologie om de wijziging te verspreiden en de overdracht van malaria drastisch te verminderen. Het team kijkt naar veldproeven, maar zal de veiligheid van de nieuwe modificatie grondig testen voordat deze wordt gecombineerd met een gene drive voor tests in de echte wereld.

Medewerkers van het Institute for Disease Modeling van de Bill and Melinda Gates Foundation hebben ook een model ontwikkeld dat voor het eerst de impact van dergelijke aanpassingen kan beoordelen als ze in verschillende Afrikaanse omgevingen worden gebruikt. Ze ontdekten dat de wijziging die is ontwikkeld door het Transmission:Zero-team een ​​krachtig hulpmiddel kan zijn om gevallen van malaria te verminderen, zelfs als de overdracht hoog is.

De resultaten van de modificatietechnologie in het lab en de modellering worden vandaag gepubliceerd in Science Advances .

Ontwikkeling van parasieten vertragen

Malaria blijft een van 's werelds meest verwoestende ziekten en vormt een risico voor ongeveer de helft van de wereldbevolking. Alleen al in 2021 heeft het 241 miljoen mensen besmet en 627.000 mensen gedood, voornamelijk kinderen onder de vijf jaar in Afrika bezuiden de Sahara.

Mede-eerste auteur van de studie Dr. Tibebu Habtewold, van het Department of Life Sciences van Imperial, zegt dat "sinds 2015 de vooruitgang bij de bestrijding van malaria tot stilstand is gekomen. Muggen en de parasieten die ze bij zich dragen, worden resistent tegen beschikbare interventies zoals insecticiden en behandelingen, en de financiering is gestopt. We moeten innovatieve nieuwe hulpmiddelen ontwikkelen."

De ziekte wordt overgedragen tussen mensen nadat een vrouwelijke mug iemand heeft gebeten die besmet is met de malariaparasiet. De parasiet ontwikkelt zich vervolgens tot de volgende fase in de darm van de mug en reist naar zijn speekselklieren, klaar om de volgende persoon te infecteren die de mug bijt.

Slechts ongeveer 10% van de muggen leeft echter lang genoeg om de parasiet ver genoeg te laten ontwikkelen om besmettelijk te zijn. Het team probeerde de kansen nog verder te vergroten door de tijd te verlengen die nodig is om de parasiet in de darm te ontwikkelen.

Het team van Transmission:Zero heeft de belangrijkste malaria-dragende muggensoort in Afrika bezuiden de Sahara genetisch gemodificeerd:Anopheles gambiae. Ze waren in staat om het zo te maken dat wanneer een mug een bloedmaaltijd neemt, het twee moleculen produceert die antimicrobiële peptiden worden genoemd in zijn ingewanden. Deze peptiden, die oorspronkelijk werden geïsoleerd uit honingbijen en Afrikaanse klauwkikkers, belemmeren de ontwikkeling van de malariaparasiet.

Hierdoor duurde het een paar dagen voordat het volgende parasietstadium de speekselklieren van de muggen kon bereiken, tegen die tijd wordt verwacht dat de meeste muggen in de natuur zullen sterven. De peptiden werken door te interfereren met het energiemetabolisme van de parasiet, wat ook enig effect heeft op de mug, waardoor ze een kortere levensduur hebben en hun vermogen om de parasiet door te geven verder verminderen.

Mede-eerste auteur van de studie Astrid Hoermann, van het Department of Life Sciences van Imperial, zegt dat "we al vele jaren tevergeefs proberen muggen te maken die niet door de parasiet kunnen worden geïnfecteerd of die alle muggen kunnen verwijderen." parasieten met hun immuunsysteem. Het vertragen van de ontwikkeling van parasieten in de mug is een conceptuele verschuiving die veel meer mogelijkheden heeft geopend om de overdracht van malaria van muggen op mensen te blokkeren."

De wijziging verspreiden

Om de genetische modificatie te gebruiken om verspreiding van malaria in de echte wereld te voorkomen, moet het worden verspreid van in het laboratorium gekweekte muggen naar wilde muggen. Normale kruising zou het tot op zekere hoogte verspreiden, maar omdat de wijziging een 'fitnesskost' heeft in de vorm van een kortere levensduur, zou het waarschijnlijk snel worden geëlimineerd dankzij natuurlijke selectie.

Gene drive is een extra genetische truc die aan muggen kan worden toegevoegd, waardoor de anti-parasiet genetische modificatie preferentieel wordt geërfd, waardoor deze zich op grotere schaal verspreidt onder alle natuurlijke populaties.

Omdat deze strategie zo nieuw is, zou een uiterst zorgvuldige planning nodig zijn om de risico's vóór veldproeven te minimaliseren. Het Transmission:Zero-team creëert daarom twee afzonderlijke maar compatibele stammen van gemodificeerde muggen:één met de anti-parasietmodificatie en één met de gene drive.

Ze kunnen de anti-parasietmodificatie dan eerst zelf testen en pas de gene drive toevoegen als is aangetoond dat deze effectief is.

Mede-hoofdauteur Dr. Nikolai Windbichler, van het Department of Life Sciences van Imperial, zegt dat ze "nu proberen te testen of deze wijziging de overdracht van malaria kan blokkeren, niet alleen met behulp van parasieten die we in het laboratorium hebben gekweekt, maar ook van parasieten die geïnfecteerde mensen. Als dit waar blijkt te zijn, zijn we klaar om dit binnen de komende twee tot drie jaar naar veldproeven te brengen."

Nog een wapen in het arsenaal

Met partners in Tanzania heeft het team een ​​faciliteit opgezet om genetisch gemodificeerde muggen te genereren en te behandelen en enkele eerste tests uit te voeren. Deze omvatten het verzamelen van parasieten van lokaal geïnfecteerde schoolkinderen, om ervoor te zorgen dat de wijziging werkt tegen de parasieten die in relevante gemeenschappen circuleren.

Ze beoordelen ook volledig het risico van mogelijke introducties van gemodificeerde muggen, rekening houdend met mogelijke gevaren en ervoor te zorgen dat ze steun krijgen van de lokale gemeenschap. Maar ze hebben goede hoop dat hun interventie uiteindelijk kan helpen om malaria uit te roeien.

Mede-hoofdauteur professor George Christophides, van het Department of Life Sciences van Imperial, zegt dat "de geschiedenis ons heeft geleerd dat er geen wondermiddel is als het gaat om malariabestrijding, dus zullen we alle wapens moeten gebruiken die we op onze disposal and generate even more. Gene drive is one such very powerful weapon that in combination with drugs, vaccines and mosquito control can help stop the spread of malaria and save human lives." + Verder verkennen

Simple genetic modification aims to stop mosquitoes spreading malaria