Vědci „hackli“komáří DNA
V laboratorní napodobenině přirozeného prostředí dohnali biologové ke kolapsu populaci komárů Anopheles gambiae. Tyto přenašeče malárie přivedla k zániku geneticky modifikovaná komáří „pátá kolona“.
Podle statistik Světové zdravotnické organizace onemocnělo v roce 2019 na celém světě malárií asi 229 milionů lidí, přičemž plných 94 procent z nich žilo v Africe. V témže roce si malárie vyžádala 409 000 obětí na životech, z čehož dvě třetiny tvoří děti ve věku do pěti let. Navzdory velkému úsilí zdravotníků se nedaří zajistit dostatek moskytiér, které by uchránily obyvatele rizikových oblastí před komáry přenášejícími cizopasné prvoky zimničky. Plošné hubení komárů vázne na nedostatku insekticidů a narůstající rezistenci hmyzu.
Chybí léky, a navíc některé kmeny zimniček léčbě vzdorují. Loňský „covidový“rok boj s malárií dál zkomplikoval. Počet obětí se ve srovnání s rokem 2019 nejspíš zdvojnásobil. Boj s malárií odnáší příroda. Insekticidy si nevybírají a hubí hmyz bez výjimky. Přenašeči malárie však představují jen zlomek z celkového druhového bohatství hmyzí říše.
Z tři a půl tisíce známých druhů komárů jich přenáší zimničky jen čtyřicet. Proto vědci hledají přesně zacílenou zbraň, která by decimovala jen nebezpečné druhy. V Africe je nejčastějším přenašečem zimniček komár Anopheles gambiae.
Právě na něj zacílil své snažení tým vedený Andreou Crisantim z londýnské Imperial College. Využili k tomu komáří samečky s dědičnou informací upravenou metodami genového inženýrství, tak aby při křížení s divokými nemodifikovanými samičkami předávali potomstvu vlohu pro sníženou samičí plodnost. (Podobný přístup testuje i britská firma Oxitec na komárovi Aedes aegypti, který šíří např. žlutou zimnici – pozn. red.)
Zázračný CRISPR
Crisanti a jeho spolupracovníci vsadili na techniku genového inženýrství označovanou jako CRISPR-Cas9, za kterou získaly vloni Nobelovu cenu Jennifer Doudnaová a Emmanuelle Charpetierová. CRISPR-Cas9 dovoluje zasáhnout do dědičné informace na přesně vybraném místě.
Crisanti a jeho spolupracovníci vnesli do dědičné informace komára A. gambiae dědičnou instrukci pro poškození přesně vybraného úseku genu doublesex. Tento gen se významně podílí na regulaci vývoje pohlaví. Poškození genu se nijak nedotklo plodnosti samců. Pokud ale zdědí stejnou instrukci pro poškození genu doublesex samičky, kladou méně vajíček nebo je nedokážou naklást vůbec.
Vědci chtějí komáří samce vybavené instrukcí pro poškozování genu doublesex vysadit do volné přírody, aby se tam křížili s volně žijícími „divokými“samičkami. Instrukce pro nabourání komáří DNA je navržena tak, aby se v potomstvu šířila a nakonec převládla. Samičky by postupně ztrácely plodnost. Populace by vymřela. S úbytkem komárů by klesly i počty nakažených malárií. Plán vázne na dvou problémech.
Podobně jako u všech organismů podléhá i u komárů dědičná informace náhodným změnám. Pokud
taková proměna postihne úsek, na který je zacílen zásah technikou CRISPR-Cas9, získá organismus vůči zásahu odolnost. Crisenti a jeho spolupracovníci proto vybrali za cíl zásahu takovou část genu doublesex, jejíž spontánní změna má za následek poruchu vývoje pohlaví a neplodnost. „Obranná“změna dědičné informace tak nepřináší komárům žádnou výhodu a vyřadí je ze hry stejně spolehlivě jako samotná akce CRISPR-Cas9.
Druhé úskalí představuje šíření dědičné instrukce z generace na
„Pátá kolona“v akci
První geneticky modifikované komáry A. gambiae schopné působit v divoké populaci jako „pátá kolona“a dovést ji ke kolapsu získali Crisenti a spol. v roce 2018. O dva roky později provedli první testy, které dopadly na jedničku. Komáři si vůči dědičné instrukci pro narušení plodnosti nedokázali vyvinout odolnost. Změny v DNA, které by vyřadily CRISPR-Cas9 ze hry, měly skutečně za následek neplodnost samiček.
V nejnovějším experimentu, jehož výsledky publikoval Crisentiho
tým v časopise Nature Communication, se potvrdila schopnost geneticky modifikované komáří „páté kolony“dovést početnou populaci komárů ke kolapsu. I když na začátku pokusu tvořili geneticky modifikovaní „diverzanti“pouhou osminu celkové populace, po osmi měsících zcela převládli. V klecích už nelétaly plodné samičky a v líhních se neobjevovala vajíčka.
Vědci vytvořili v klecích komárům podmínky co nejbližší africké přírodě. Hmyz byl krmen hovězí krví, kterou sál z nádob přes membránu napodobující kůži. Samičkám se nabízela vhodná místa pro kladení vajíček a následný vývoj larev. Vědci imitovali i tepelný režim afrického dne a noci, změny vlhkosti vzduchu i střídání světla a tmy. Komáři se rojili podobně jako v přírodě.
Pokus v těchto „poloprovozních“podmínkách je důležitým krokem na cestě k vypuštění geneticky modifikovaných komárů do přírody. Připravuje se v africkém Burkina Fasu, ale než vědci v této zemi vytáhnou proti malárií s komáří „pátou kolonou“, provedou ještě řadu testů bezpečnosti a účinnosti celé strategie.
Poškození genu se nedotkne plodnosti samců. Pokud ho ale zdědí samičky, kladou méně vajíček nebo je nedokážou naklást vůbec.