Để chống lại Zika, chúng ta hãy biến đổi gen theo cách truyền thống

Các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu các kỹ thuật nuôi hàng loạt cho muỗi Aedes - thời gian thế hệ của chúng chỉ là 2.5 tuần. IAEA Imagebank, CC BY-NC-NDCác nhà nghiên cứu đang nghiên cứu các kỹ thuật nuôi hàng loạt cho muỗi Aedes - thời gian thế hệ của chúng chỉ là 2.5 tuần. IAEA Imagebank, CC BY-NC-ND

Gần hoảng loạn gây ra bởi sự lây lan nhanh chóng của Virus Zika đã mang đến sự cấp bách mới cho câu hỏi làm thế nào tốt nhất để kiểm soát muỗi truyền bệnh cho người. Aedes aegypti Muỗi cắn người trên toàn cầu, lây lan ba bệnh do virus: sốt xuất huyết, chikungunyaZika. Không có vắc-xin hiệu quả đã được chứng minh hoặc thuốc đặc trị để điều trị cho bệnh nhân sau khi nhiễm các loại vi-rút này.

Kiểm soát muỗi là cách duy nhất, hiện nay, để hạn chế chúng. Nhưng đó không phải là nhiệm vụ dễ dàng. Các phương pháp kiểm soát cổ điển như thuốc trừ sâu là không được ủng hộ - chúng có thể có tác động xấu đến môi trường cũng như tăng khả năng kháng thuốc trừ sâu trong quần thể muỗi còn lại. Mới phương pháp kiểm soát muỗi là cần thiết - hiện nay.

Thời gian đã chín muồi, do đó, để khám phá một giấc mơ từ lâu sinh vật học vector, bao gồm cả tôi: sử dụng di truyền để ngăn chặn hoặc hạn chế sự lây lan của các bệnh do muỗi truyền. Mặc dù các công nghệ chỉnh sửa gen đã phát triển vượt bậc trong vài thập kỷ qua, nhưng tôi tin rằng chúng ta đã bỏ qua các phương pháp cũ, đã thử và thực sự có thể hoạt động tốt như trên các loài côn trùng này. Chúng ta có thể hoàn thành mục tiêu tạo ra muỗi không có khả năng truyền mầm bệnh cho con người bằng cách sử dụng các loại kỹ thuật nhân giống chọn lọc mà con người đã sử dụng trong nhiều thế kỷ trên các động vật và thực vật khác.

Kỹ thuật trên bàn

Một chiến lược kinh điển để giảm dân số côn trùng là quần thể lũ với con đực vô trùng - thường được sản xuất bằng cách sử dụng chiếu xạ. Khi con cái trong quần thể mục tiêu giao phối với những con đực này, chúng không sinh ra con cái khả thi - hy vọng sẽ làm giảm số lượng dân số.

Sự thay đổi hiện đại trong phương pháp này là tạo ra những con đực chuyển gen mang gen gây chết người chiếm ưu thế về cơ bản khiến chúng trở nên vô trùng; con cái được sinh ra bởi những con đực này chết muộn trong giai đoạn ấu trùng, loại bỏ các thế hệ tương lai. Phương pháp này đã được ban hành bởi công ty công nghệ sinh học Oxitec và hiện tại được sử dụng ở Brazil.

Thay vì chỉ giết muỗi, một chiến lược hiệu quả và lâu dài hơn sẽ là thay đổi gen để chúng không còn truyền vi khuẩn gây bệnh.

Kỹ thuật chỉnh sửa gen CRISPR mới mạnh mẽ có thể được sử dụng để tạo ra các gen chuyển (vật liệu di truyền từ một loài khác) chiếm lấy một quần thể hoang dã. Phương pháp này hoạt động tốt ở muỗi và có khả năng là một cách để Ổ đĩa chuyển đổi gen thành quần thể. CRISPR có thể giúp nhanh chóng lan truyền một gen có khả năng chống lại sự lây truyền của virus - điều mà các nhà khoa học gọi là khúc xạ.

Nhưng CRISPR đã gây tranh cãi, đặc biệt là khi áp dụng cho con người, bởi vì các gen chuyển mà nó chèn vào một cá thể có thể được truyền lại cho con cái của nó. Không nghi ngờ gì khi sử dụng CRISPR để tạo và thả muỗi biến đổi gen vào tự nhiên sẽ gây tranh cãi. Giám đốc Tình báo Quốc gia Hoa Kỳ, James Clapper, đã đi xa đến mức mệnh danh CRISPR là vũ khí hủy diệt hàng loạt.

Nhưng các công nghệ biến đổi gen có cần thiết để biến đổi quần thể muỗi?Ví dụ về lựa chọn nhân tạo thành công của các đặc điểm khác nhau trong những năm qua. Ở trung tâm là một phim hoạt hình của các 'nhà khoa học' muốn chọn ở muỗi để chúng không truyền vi-rút. Jeff Powell, Tác giả cung cấp

Chọn lọc nhân giống theo cách cũ

Biến đổi gen của quần thể đã diễn ra trong nhiều thế kỷ với thành công lớn. Điều này đã xảy ra đối với hầu hết các loại thực vật và động vật có ích về mặt thương mại mà mọi người sử dụng làm thực phẩm hoặc các sản phẩm khác, bao gồm cả bông và len. Nhân giống chọn lọc có thể tạo ra những thay đổi lớn trong quần thể dựa trên sự thay đổi tự nhiên trong loài.

Chọn lọc nhân tạo sử dụng biến thể tự nhiên này đã được chứng minh hiệu quả nhiều lần, đặc biệt là trong thế giới nông nghiệp. Bằng cách chọn những con bố mẹ có những đặc điểm mong muốn (gà có sản lượng trứng tăng, cừu có lông mềm hơn) trong nhiều thế hệ liên tiếp, một giống bò giống thật có thể được tạo ra sẽ luôn có những đặc điểm mong muốn. Chúng có thể trông rất khác với tổ tiên - nghĩ về tất cả các giống chó có nguồn gốc từ một con sói tổ tiên.

Cho đến nay, chỉ có công việc hạn chế của loại này là thực hiện trên muỗi. Nhưng nó cho thấy rằng có thể chọn những con muỗi bị giảm khả năng truyền mầm bệnh ở người. Vì vậy, thay vì giới thiệu chuyển gen từ các loài khác, tại sao không sử dụng biến thể di truyền tự nhiên có trong quần thể muỗi?

Phát sinh các chủng muỗi thông qua chọn lọc nhân tạo có một số lợi thế so với các phương pháp chuyển gen.

  • Tất cả các tranh cãi và rủi ro tiềm ẩn xung quanh các sinh vật biến đổi gen (GMO) đều tránh được. Chúng ta chỉ nói về việc tăng tỷ lệ lưu hành trong quần thể gen muỗi xuất hiện tự nhiên mà chúng ta thích.
  • Những con muỗi được chọn có nguồn gốc trực tiếp từ quần thể mục tiêu có thể sẽ cạnh tranh hơn khi được thả trở lại góc hoang dã. Bởi vì chủng vật liệu chịu lửa mới không thể truyền virut chỉ mang gen từ quần thể đích, nên nó sẽ thích nghi đặc biệt với môi trường địa phương. Thao tác trong phòng thí nghiệm để tạo ra muỗi biến đổi gen được biết đến giảm thể lực của họ.
  • Bằng cách bắt đầu với quần thể muỗi địa phương, các nhà khoa học có thể lựa chọn đặc biệt cho sự khúc xạ đối với chủng virus lây nhiễm cho người dân tại thời điểm đó tại địa phương đó. Ví dụ, có bốn giống khác nhau của người Viking về loại virus sốt xuất huyết được gọi là huyết thanh. Để kiểm soát bệnh, những con muỗi được chọn sẽ cần phải chịu lửa đối với kiểu huyết thanh hoạt động ở nơi đó vào thời điểm đó.
  • Có thể chọn các chủng muỗi không có khả năng truyền nhiều virut. Bởi vì giống nhau Aedes aegypti Các loài muỗi truyền bệnh sốt xuất huyết, chikungunya và Zika, những người sống ở những nơi có loài muỗi này đồng thời có nguy cơ mắc cả ba bệnh. Mặc dù chưa được chứng minh, không có lý do gì để nghĩ rằng việc nhân giống chọn lọc cẩn thận, được thiết kế tốt không thể phát triển muỗi không thể lây lan tất cả các loại virus có liên quan về mặt y tế.

May mắn thay, Ae aegypti là loài muỗi dễ nuôi nhất trong môi trường nuôi nhốt và có thời gian thế hệ khoảng 2.5 tuần. Vì vậy, không giống như các nhà nhân giống động vật và thực vật cổ điển đối phó với các sinh vật trong nhiều thế hệ trong nhiều năm, các thế hệ chọn lựa của loài muỗi này chỉ mất vài tháng.

Điều này không có nghĩa là có thể không có trở ngại trong việc sử dụng phương pháp này. Có lẽ điều quan trọng nhất là các gen khiến những loài côn trùng này khó truyền bệnh cũng có thể làm cho các loài côn trùng riêng lẻ yếu hơn hoặc kém khỏe mạnh hơn so với quần thể tự nhiên mục tiêu. Cuối cùng, những con muỗi được nuôi trong phòng thí nghiệm và con của chúng có thể bị loại khỏi cuộc sống và mờ dần khỏi quần thể hoang dã. Chúng ta có thể cần phải liên tục phóng thích muỗi chịu lửa - nghĩa là những con không truyền bệnh trong câu hỏi - để vượt qua sự lựa chọn chống lại các gen chịu lửa mong muốn.

Và mầm bệnh do muỗi tự phát triển. Virus có thể biến đổi để trốn tránh bất kỳ khối muỗi biến đổi gen nào. Bất kỳ kế hoạch nào để biến đổi quần thể muỗi cần phải có kế hoạch dự phòng khi virus hoặc mầm bệnh khác phát triển. Các chủng muỗi mới có thể nhanh chóng được lựa chọn để chống lại phiên bản mới của virus - không cần các kỹ thuật chuyển gen tốn kém.

Ngày nay, các nhà nhân giống cây trồng và động vật đang ngày càng sử dụng các kỹ thuật thao tác gen mới để cải thiện hơn nữa các loài quan trọng về kinh tế. Nhưng điều này chỉ sau khi lựa chọn nhân tạo truyền thống đã được thực hiện càng nhiều càng tốt để cải thiện giống. Nhiều nhà sinh học muỗi đang đề xuất trực tiếp đến các phương pháp biến đổi gen mới nhất chưa từng được chứng minh là thực sự hoạt động trong quần thể muỗi tự nhiên. Họ đang bỏ qua một cách tiếp cận đã được chứng minh, rẻ hơn và ít gây tranh cãi hơn, ít nhất nên được đưa ra một phát súng.

Giới thiệu về Tác giả

ConversationJeffrey Powell, Giáo sư, Đại học Yale. Lợi ích chính của ông là các vấn đề cơ bản về di truyền tiến hóa và tiến hóa phân tử chủ yếu sử dụng Drosophila như một sinh vật mẫu và ứng dụng các công nghệ và khái niệm di truyền cho muỗi để hỗ trợ kiểm soát các bệnh mà chúng truyền.

Bài viết này ban đầu được xuất bản vào Conversation. Đọc ban đầu bài viết.

Sách liên quan

{amazonWS: searchindex = Books; Keywords = zika virus; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

theo dõi Nội bộ trên

facebook-iconbiểu tượng twitterbiểu tượng rss

Nhận tin mới nhất qua email

{Emailcloak = off}