211service.com
Med denna genteknik finns det ingen återvändo
Studenterna i Anthony James källarinsekter vid University of California, Irvine, visste att de hade brutit mot evolutionens lagar när de tittade på myggornas ögon.
Med rätta, ska insekterna, födda från fäder med fluorescerande röda ögon och mödrar med normala, bara ha kommit ut ungefär hälften röda. Istället, när de räknade dem, först några och sedan hundratals, fann de att 99 procent hade glödande ögon.
Viktigare än ögonfärgen är att James myggor också bär på gener som hindrar malariaparasiten från att växa. Om dessa insekter någonsin släpptes i naturen, skulle deras själviska genetiska last obönhörligt spridas genom myggpopulationer och potentiellt stoppa överföringen av malaria.
Tekniken, som kallas en gendrivning, byggdes med hjälp av genredigeringstekniken känd som CRISPR och rapporteras av James, en specialist i myggbiologi, och ett halvdussin kollegor idag i Proceedings of the National Academy of Sciences .
En fungerande gendrift hos myggor har förutsetts i mer än ett decennium av folkhälsoorganisationer som ett revolutionerande nytt sätt att bekämpa malaria. Men nu när det är verklighet väcker arbetet frågor om huruvida tekniken är säker nog att någonsin släppas ut i naturen.
Detta är ett stort framsteg eftersom det visar att gendrift sannolikt kommer att vara effektiv i myggor, säger Kevin Esvelt, en gendriveforskare vid Harvard Universitys Wyss Institute. Tekniken är inte längre begränsningen.
Från och med förra sommaren, Esvelt och andra forskare började varna att gendrifter var på väg att hoppa från teori till verklighet (se Protect Society from Our Inventions, Says Genome Editing Scientists) och behövde mer uppmärksamhet av tillsynsmyndigheter och allmänheten. National Academy of Sciences studerar teknikens vetenskap och etik och planerar att släppa rekommendationer nästa år om ansvarsfullt beteende av forskare och företag.
Gendrifter är bara det senaste exemplet på den fantastiska kraften hos CRISPR-redigering för att förändra levande varelsers DNA, vilket redan har satt igång en debatt om möjligheten att genredigering kan användas för att skapa designer mänskliga bebisar (se Engineering the Perfect Baby ) . Men Henry Greely, juridikprofessor och bioetikspecialist vid Stanford, säger att miljöanvändning är mer oroande än några få modifierade personer. Möjligheten att göra om biosfären är enormt betydande, och mycket närmare förverkligande, säger han.
Malaria orsakas när ett myggbett överför plasmodium, en encellig parasit. Det går att behandla, men varje år dör 670 000 människor av malaria, majoriteten av dem små barn i Afrika söder om Sahara.
James säger att hans myggor är kulmen på decennier av mestadels obskyrt, unheralded arbete av några insektsspecialister mot att konstruera en genetisk lösning på malaria. Det blev äntligen möjligt i år när forskare i laboratoriet av Ethan Bier, en flugbiolog vid University of California, San Diego, som är medförfattare till tidningen, äntligen använde CRISPR för att fullända en molekylär motor som kunde tillåta anti-malaria gener att sprida.
Myggorna har två viktiga genetiska tillägg. En är gener som tillverkar antikroppar närhelst en mygghona har en blodmåltid. Dessa antikroppar binder till parasitens yta och stoppar dess utveckling. Men normalt sett skulle en sådan konstruerad mygga bara överföra generna till exakt hälften av sin avkomma, eftersom det finns en 50-procentig chans att en bit av DNA skulle komma från sin partner. Och eftersom de nya generna förmodligen inte hjälper en mygga mycket, skulle de snabbt försvinna i naturen.
Det är där CRISPR kommer in. I en gendrivning läggs komponenter i CRISPR-systemet till så att alla normala gener redigeras och den genetiska lasten läggs till den också. I James's labb slutade praktiskt taget alla myggor med det genetiska tillägget, ett resultat som Esvelt kallar häpnadsväckande.
Det som oroar Esvelt är att forskarna i Kalifornien enligt hans åsikt inte har använt tillräckligt strikta säkerhetsåtgärder. Han säger att låsta dörrar och stängda burar inte räcker. Han vill att de ska installera en genetisk reverseringsenhet så att förändringen kan ångras om det behövs. En oavsiktlig utgivning skulle vara en katastrof med potentiellt förödande konsekvenser för allmänhetens förtroende för vetenskap och särskilt gendrivna interventioner, säger han. Ingen gendriven intervention får någonsin släppas utan folkligt stöd.
James säger att experimentet var säkert eftersom myggorna hålls bakom en serie låsta kortdörrar och för att de inte kommer från Kalifornien. Om någon flydde, skulle de inte kunna fortplanta sig.
Faktum är att hela poängen med en gendrift är att släppa den i naturen, ett koncept som länge har accepterats, åtminstone i teorin, av folkhälsoorganisationer inklusive Gates Foundation. Men nu när de faktiskt är möjliga har alarmerande nyhetsrubriker jämfört tekniken med nästa massförstörelsevapen och till och med väckt spöket av insektsterrorism, som myggor som dödar människor med ett toxin.
Gendriven terrorism är förmodligen nonsens, åtminstone för nu. Det beror på att även om insektsvapen var möjliga, är det i praktiken osannolikt att en terroristorganisation skulle investera miljoner i ett avancerat genteknikprogram. Jag har funderat ganska mycket på dåliga saker man kan göra med det, och vi har inte kommit på något som skulle lyckas, säger Bier. Det finns så många dåliga saker du kan göra som är lättare.
Istället säger Bier och James att de är övertygade om att konstruerade myggor bör släppas ut så snart som möjligt, något de hoppas kunna göra om de kan hitta ett samhälle som drabbats av malaria som kommer att gå med på det. Föreställ dig att vi kunde designa en mygga som på magiskt sätt skulle bota cancer, säger Bier. Jo, rädslan för att få malaria är samma rädsla som vi har för att få cancer. Enligt min åsikt överväger fördelarna riskerna, och vi bör gå framåt så aggressivt vi kan.