Manipulation mit CRISPR: Malaria-Mücken den Garaus machen

Kollaps einer Mückenpopulation durch Gene-Drive-Experiment

Weltweit fordert die Malaria jährlich tausende Todesopfer. Überträger dieser Krankheit sind Mücken. Ihnen machten Forscher nun unter kontrollierten Laborbedingungen mit Hilfe der Genschere CRISPR und einem darüber initiierten „Gene-Drive“ den Garaus.

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Malaria hat viele Namen z. B. Sumpffieber, Wechselfieber oder Tropenfieber. Ausgelöst wird die Infektionskrankheit durch Plasmodien, einzellige Parasiten. Nur Menschen und Anopheles-Mücken bilden das Reservoir für den Erreger. Die Ausbreitung der Krankheit erfolgt meist durch den Stich eines Moskitos, wie die weiblichen Stechmücken bezeichnet werden, der Plasmodien in sich trägt.

 

Die Malaria gehört noch immer zu den großen Geißeln der Menschheit. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) zählt rund 300 Millionen Erkrankungsfälle weltweit. Jährlich gibt es knapp 500.000 Todesopfer zu beklagen. Während die Malaria durch die Trockenlegung von Sümpfen in Europa größtenteils ausgerottet werden konnte, wütet die Infektionskrankheit vor allem in Afrika. Die Fortschritte bei der Malaria-Bekämpfung stagnieren leider seit vielen Jahren.

 

Klimawandel befördert Malaria-Ausbreitung

Mit der Genschere CRISPR rückt nun ein vielversprechender Ansatz in greifbare Nähe. Durch den Eingriff in das Genom der Malaria-übertragenden Mücken sollen die Populationen dezimiert oder sogar ganz ausgerottet werden. Die Zeit drängt, denn aufgrund des Klimawandels und des globalen Handels tauchen die Überträger wie die Anopheles-Mücke auch in Regionen auf, die bislang malariafrei waren. Dort gelingt es den Insekten, stabile Populationen aufzubauen, sodass das Malaria-Risiko für die dortige Bevölkerung steigt.

Forscher aus Großbritannien berichten nun von einem wichtigen Durchbruch im Labor. Ihnen gelang es mit Hilfe der molekularen Genschere CRISPR/CAS9, eine Moskito-Population auszurotten, die sonst Malaria übertragen hätte.

 

CRISPR-Genschere macht Mückenweibchen unfruchtbar

Wie in der Fachzeitschrift „Nature Biotechnology“ nachzulesen ist, wurde bei Mücken der Art Anopheles gambiae durch CRISPR ein Genabschnitt gezielt verändert. Dieser ausgewählte Abschnitt steuert bei den Mücken die Ausdifferenzierung der beiden Geschlechter. Nach der Manipulation entstanden aus den Mückeneiern zwar fruchtbare Männchen, die sich erfolgreich fortpflanzen konnten, aber auch unfruchtbare Weibchen. Die weiblichen Mücken waren nicht mehr in der Lage, Eier zu legen.

Die angewandte Methode wird von Experten als „Gene Drive“ bezeichnet, denn sie beschleunigt die Ausbreitung von Genen innerhalb der Population. Der Gene Drive in diesem Experiment sorgte dafür, dass neugeborene Weibchen unfruchtbar sind und deswegen die Population nach wenigen Generationen zusammenbricht, weil einfach nicht mehr genügend fruchtbare Weibchen für Nachkommen sorgen können.

 

 

Ohne Malaria-übertragende Mücken keine Malaria mehr

Die Sicherheitsvorkehrungen für dieses Experiment waren sehr hoch. Im Labor wurde unter extrem kontrollierten Bedingungen gearbeitet. So verpaarten die Forscher 300 normale Mückenweibchen sowohl mit 150 normalen Mückenmännchen als auch mit 150 Mückenmännchen, deren Erbgut mit CRISPR entsprechend verändert wurde.

In der ersten Runde konnte bereits nach acht Generationen kein Weibchen mehr Eier legen. Die Folge: Die Mückenpopulation brach zusammen. Der Bestand der Art war vernichtet. Im zweiten Durchgang dauerte es elf Generationen, bis es keine fruchtbaren Weibchen mehr gab. Noch ist unklar, ob die Ausrottung der Mücken in natürlichen Populationen mit einer ähnlichen Geschwindigkeit funktionieren würde. Die Wissenschaftler befürchten, dass womöglich Resistenzen auftreten könnten und so einige fruchtbare Weibchen übrigblieben. In der nächsten Stufe soll daher untersucht werden, wie sich die genetisch veränderten Moskitos unter natürlichen Bedingungen ausbreiten würden.

 

Freilandversuche mit Gene Drive sind hoch umstritten

Bislang gab es noch keinen Freilandversuch, bei dem die Methode Gene Drive getestet wurde, denn solche Experimente sind ethisch hoch umstritten. Ist die „Büchse der Pandora“ erstmal geöffnet, so ließe sich dieser Versuch nicht mehr so ohne weiteres aufhalten – sehr wahrscheinlich sogar niemals mehr stoppen.

Bislang können die britischen Forscher nicht ausschließen, dass es Resistenzen gibt, die das manipulierte Geschlechtsdifferenzierungsgen unwirksam machen. Diese resistenten Genvarianten würden den Gene Drive schnell wirkungslos machen, denn genau die Mücken mit den resistenten Genvarianten überleben und pflanzen sich weiterhin fort.

Es ist daher eine breite gesellschaftliche Debatte erforderlich, um einen Konsens zu finden, ob solche veränderten Organismen freigesetzt werden dürfen. Dabei müssen die Menschen sowohl über die Chancen und Risiken der Genschere CRISPR/CAS als auch über das Pro und Contra des Gene Drives aufgeklärt werden. Denn nur informierte Menschen können sich eine eigenständige Meinung bilden. Aufgabe der Forschung ist es darüber hinaus, Konzepte für eine Begrenzung der Ausbreitung des Gene Drives zu erarbeiten, denn schließlich sollen nicht alle Mücken komplett ausgerottet werden. Sie sind schließlich ein Bestandteil der Nahrungskette.

 

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