Megváltoztatott génekkel támad az első gyilkos szúnyoghadsereg

2011.09.17. 15:03

A genetikailag módosított állatok felhasználásának egyik legújabb és a kutatók számára legígéretesebb területe a kártevő vagy betegséget okozó állatok, elsősorban rovarok visszaszorítása. Már szabadon engedték az első gyilkos szúnyogokat, melyek megváltozott génjeik miatt utódaik fiatalkori pusztulását okozzák.

A génmódosított (GM) állatokról viszonylag keveset hallani. Ennek valószínűleg az az oka, hogy a mezőgazdasági haszonállatok esetében - a növényekkel, különösen a kukoricával, szójával ellentétben - még nem terjedt el ez az eljárás. Noha folynak kísérletek például több növekedésserkentő hormont termelő sertésekkel, szarvasmarhákkal, a birkák gyapjúhozamát növelő gének beültetésével, ezeknek az állatoknak a nagyüzemi tenyésztése egyelőre a legtöbb országban (így egész Európában) tilos.

Annál több génmódosított állat él a muslicától a patkányokig a laboratóriumokban. Elkezdődtek a kísérletek GM szúnyogok szabadon bocsátásával is, aminek célja a betegséget terjesztő rovarok állományának csökkentése.

Élő rovarirtók

A brazíliai Juazeiro városi dzsungelében például különleges rovarhadsereget bocsátanak szabadon. Az egyedek célja nem a harc, hanem a párosodás. A párzásuk viszont halálos. Utódaik első pillantásra egészségesek, de a kifejlett kor elérése előtt elpusztulnak olyan gyilkos gének miatt, amelyet az apjuktól örököltek. Ezeket a rovarokat ugyanis genetikailag úgy módosították, hogy elpusztítsák saját fajtársaikat, de közben ne ártsanak más élőlényeknek.

Az ilyen "élő rovarirtókkal" először betegséget terjesztő szúnyogokat és mezőgazdasági terményeket károsító hernyókat céloznak meg. A jövőben azonban a módszer használható lesz minden kártékony állat ellen, az invazív (tájidegen, behurcolt, agresszívan terjedő) halaktól és békáktól kezdve a nyulakig és a patkányokig.

Tulajdonképpen a módszer nem új keletű. Nagyon hasonló eljárást már több mint fél évszázada alkalmaznak a biológiai védekezésben. Az úgynevezett steril hím technikánál nagyszámú egyedet tenyésztenek ki a megcélzott kártevőből, és a sterilizált hímeket szabadon engedik. A steril hímek és a vad nőstények párzása után a nőstények terméketlen petéket raknak. Így ha elegendő steril hímet bocsátanak szabadon, akkor végül kihal a vad populáció - legalábbis elméletileg.

Forrás: AFP
Szúnyog (Aedes aegypti)

A módszert széles körben alkalmazzák, és sok sikert elkönyvelhettek már. Például ezzel sikerült visszaszorítani az Egyesült Államokban és más helyen honos csavarlégy (Cochliomyia hominivorax) kártételét. E légy lárvája befúrja magát a haszonállatok, sőt az ember izomzatába is. Ugyancsak sikeresen irtották ki a módszer segítségével az álomkórt terjesztő cecelegyet Zanzibárról. A steril hím technika nagy előnye, hogy hatása rendkívül specifikus. Csak a megcélzott faj állományát csökkenti, ellentétben a rovarirtó szerekkel, amelyek sok más fajra - köztünk ránk, emberekre - is károsak.

A módszernek azonban van egy nagy hátránya. Nagyon nehéz úgy sterilizálni egy állatot - különösen egy rovart -, hogy más módon ne ártsanak neki. A rovarok sterilizálásának szokásos eljárása, hogy sugárkezelésnek teszik ki őket. A sugárdózis pontos meghatározása azonban döntő fontosságú. Ha túl kicsi, akkor termékeny rovarokat bocsátanak ki a szabadba, ha túl nagy, akkor viszont a hímek gyengék lesznek ahhoz, hogy sikeresen vetélkedjenek a nőstényekért. Ezen a problémán segít, ha a hagyományos eljárás helyett génmódosítással sterilizálnak.

Kártevők elleni védekezés génmódosítással

A genetikailag módosított rovarokkal való biológiai védekezésben elsőként egy Oxford melletti cég, az Oxitec ért el jelentősebb sikert. A rózsaszín bagolylepke (Pectinophora gossypiella) hernyójába sikerült beépíteniük a DsRed nevű fluoreszcens markert. A hernyó a gyapotföldek egyik legjelentősebb kártevője. 2006-ban az Oxitec hagyományos módon sterilizált, fluoreszcens hernyója volt az első GM állat, amelyet szándékosan szabadon engedtek a természetben. Három évig tartó sikeres próbasorozat után eddig több mint 20 millió lepkét engedtek ki az Egyesült Államokban. (A fluoreszcens marker a hernyók vad alaktól való elkülönítésében játszott szerepet.)

A módosított lepke azonban csak a kezdet volt. Luke Alphey, az Oxitec alapítója olyan módszert akart kidolgozni, amelynek segítségével genetikai úton sterilizálhatja az állatokat. Néhány éven belül sikerült olyan génekkel rendelkező ecetmuslicákat előállítania, amely gének elpusztították a rovarok utódait. Az eredményekről a Science 2007 júliusi száma adott hírt.

Forrás: AFP
Ecetmuslica (Drosophila melanogaster)

A sugárzással vagy kémiai úton történő sterilizációval ellentétben a genetikai sterilizáció - elméletben - minden állatnál alkalmazható. Az Oxitec jelenleg az Aedes aegypti szúnyoggal kísérletezik, amely a dengue-láz egyedüli hordozója. Ez a vírusos betegség évente 50-100 millió embert betegít meg a trópusi területeken. A tünetek általában enyhék, de minden huszadik megbetegedett személynél súlyos betegség alakul ki. Nincs ellene sem vakcina, sem kezelés, így a betegség ellen kizárólag a hordozók, azaz a szúnyogok elpusztításával lehet küzdeni. Ráadásul a szúnyogok egyre ellenállóbbakká válnak a rovarirtó szerekkel szemben.

Hatásos fegyver a dengue-láz ellen

Alphey és munkatársai létrehozták az A. aegypti GM törzsét. Ebben egy olyan gén két másolata van, amely megszakítja az utód fejlődését. A gén kikapcsolódik egy antibiotikum, a tetraciklin jelenlétében, így ennek alkalmazásával nagy mennyiségű, erős felépítésű szúnyogot lehet szaporítani a szabadon engedéshez. A szúnyogok tehát alapjában véve sterilek, és csak mesterséges ellenszer (a tetraciklin) jelenléte esetén képesek szaporodni, a természetben nem. A szúnyogok nyomon követéséhez beépítették még a DsRed markergént is a rovarokba.

Amikor ezek a szúnyogok vad nősténnyel párzanak, a peték kikelnek, és egészen a bábállapotig normálisan fejlődnek. Ekkor azonban az "időzített" gyilkos gének elpusztítják őket. A késleltetett halál valójában ravasz trükk. A halálra ítélt lárvák versengenek a vad lárvákkal az erőforrásokért, amellyel még tovább csökkentik a vad egyedek számát.

Forrás: NewScience
A steril rovar technikát az 1950-es évek óta használják a betegséghordozó rovarok ellen, de a genetikailag módosított, úgynevezett autocid állatok alkalmazása ennél is hatékonyabb

Az Oxitec már elkezdte a terepkísérleteket a GM A. aegypti törzzsel a Kajmán-szigeteken. Ezek az első szabadon bocsátott GM szúnyogok. A kezdeti eredmények biztatóak, a szúnyogok életben maradtak, és elterjedtek a kibocsátás helyéről. A párzásért is azonos eséllyel versenyeznek, mint a vad egyedek.

A kutatók még a nemek elkülönítésére is találtak egy jó módszert. (Nőstényeket ugyanis nem lenne célszerű szaporítani és szabadon engedni, mert akkor a steril egyedek közül sok egymással párzana, ami jelentősen rontaná az irtás hatásfokát.) A korábbi bábállapotban történő elkülönítés (a nőstény bábja kicsit nagyobb és eltérő alakú, mint a hímé) jelentős beruházást igényel, ezért nem igazán alkalmas a módszer széles körű elterjesztésére. A kutatóknak viszont sikerült röpképtelen nőstényeket előállítani. Fölfedezték, hogy a nőstény szúnyogok repülőizmában található egy olyan fehérje, amely nincs meg a hímekben. Ezt genetikai módon kiiktatva szükségtelenné vált a nemek kiengedés előtti elkülönítése, ugyanis a röpképtelen nőstények párzás nélkül elpusztulnak. Így több milliónyi petét is eljuttathatnak a világ minden tájára akár egy borítékban. "Csak vizet kell hozzáadni a boríték tartalmához, és máris kész az instant moszkító" - mondja Alphey.

A módszereket igyekeznek hasznosítani a maláriaellenes küzdelemben is, de ezt jelentősen nehezíti, hogy a maláriát több szúnyogfaj is terjeszti. Az eljárást megpróbálják alkalmazni más állatcsoportokban, így gerinceseknél is. Ha sikerül, jelentős fegyver állhat rendelkezésre az invazív fajok (például egyes halak) és más kártevők (például nyulak és patkányok) ellen.

KAPCSOLÓDÓ CIKK