• 27.11.2015
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Genetisch veränderte Mücken blockieren die Übertragung von Malaria

Anopheles stephensi Mücke - eine Überträgerin von Malaria in Asien.

Wissenschaftler der University of California haben Mücken gezüchtet, die in der Lage sind, innerhalb kurzer Zeit ein neues Gen in eine bestehende Mückenpopulation einzubringen, das die Übertragung von Malaria auf den Menschen verhindert. Dazu wurden die Mücken mit Hilfe des CRISPR/Cas9 Systems – einem neuen Verfahren zur Editierung des Erbguts – gezielt genetisch verändert.

Die Studie ist ein wichtiger Schritt in der Entwicklung einer Malaria-freien Mückenpopulation und könnte eines Tages dazu beitragen, die Malaria-Krankheit, an der jährlich Millionen von Menschen erkranken, auszurotten.

Um die Malaria-bekämpfenden Mücken zu züchten, haben die Forschenden der beiden Standorte Irvine und San Diego ein DNA-Element in die Keimbahn von „Anopheles stephensi“ Mücken eingebracht – die wichtigsten Überträger von Malaria in Asien. Das DNA-Element verhindert einerseits die Übertragung von Malaria und wurde andererseits so konzipiert, dass es sich schnell in der Mückenpopulation ausbreitet. Tatsächlich wurde das Element an 99.5% der Nachkommen weitervererbt, auch wenn sich genetisch veränderte Mücken mit nicht-veränderten paarten.

Die Forschungsarbeit unterstreicht auch den wachsenden Nutzen der CRISPR-Methode, welche es ermöglich, DNA-Sequenzen gezielt zu zerschneiden und Gene punktuell zu verändern oder neu hinzuzufügen.

„Diese Ergebnisse wecken echte Hoffnung, dass diese Methode zukünftig genutzt werden kann, um Malaria auszurotten“, sagt Anthony James, Professor für Molekularbiologie & Biochemie, Mikrobiologie und Molekulargenetik der UC Irvine.

Während fast 20 Jahren hat sich Prof. James und seine Forschungsgruppe mit der Erschaffung von Krankheits-bekämpfenden Mücken befasst. Seine Anti-Dengue-Fieber-Mücken wurden bereits in Mexiko in Käfigen getestet. In 2012 konnte er zudem zeigen, dass bestimmte aus Mäusen stammende Antikörper in Mücken übertragen werden können und dort die Entwicklung der Krankheitserreger unterbrechen. Allerdings wurde dieses Merkmal jeweils nur an etwa die Hälfte der Nachkommen vererbt und konnte sich deshalb in der Mückenpopulation nicht genügend ausbreiten.

Anfang 2015 haben die beiden Biologen der UC San Diego, Ethan Bier und Valentino Ganz, in Fruchtfliegen eine neue Methode entwickelt, welche es ermöglicht, genetische Veränderungen jeweils in beiden Kopien eines Genes einzubringen. Diese „mutagenetische Kettenreaktion“ basiert auf dem CRISPR/Cas9-System und ermöglichte eine Vererbung der genetischen Veränderung an 95% der Nachkommen.

Die beiden Forschungsgruppen arbeiteten nun zusammen, um die Methode von Bier und Gantz mit den Mücken von James zu vereinen. So ist es gelungen, ein DNA-Element zu kreieren, welches die Malaria-Übertragung unterbrechen kann und an 99.5% der Nachkommen vererbt wurde. James betont, dass weitere Untersuchungen nötig sind, um die Effizienz der Antikörper zu bestätigen, gegebenenfalls auch in Feldversuchen. „Ein erster wichtiger Schritt ist getan“, sagt James. „Wir wissen, dass das Gen funktioniert. Die Mücken, die wir geschafften haben, werden allerdings nicht das Endprodukt sein, aber wir wissen, dass diese Technologie es uns ermöglich, grosse Mückenpopulationen effizient genetisch zu verändern.“

Bier, Professor für Biologie an der UC San Diego meint: „Da dieses System auch grosse genetische Elemente übertragen kann, könnte es zukünftig eine breite Anwendung finden.“

Malaria ist eines der grössten weltweiten Gesundheitsprobleme. Mehr als 40 Prozent der Weltbevölkerung lebt in einem Malaria-Risikogebiet. Gemäss dem Center for Disesase Control and Prevention erkranken jährlich zwischen 300 und 500 Millionen Menschen an Malaria, und fast 1 Million sterben pro Jahr an der Krankheit – mehrheitlich Babys, Kleinkinder und Schwanger, vorwiegend in Afrika.

Quelle: Übersetzt und angepasst von der Medienmitteilung der University of California der Autoren Tom Vasich and Kim McDonald.
Bild: Jim Gathany / CDC (Copyright).

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La biologie synthétique a pour but de concevoir et développer des systèmes biologiques tels qu’ils n’existent pas dans la nature ou à reconstruire, en les modifiant, des systèmes existants. Elle constitue un secteur de recherche relativement nouveau qui se situe au carrefour de différentes disciplines dont la biologie moléculaire et l’ingénierie. La biologie synthétique a le potentiel d’apporter des solutions nouvelles à divers domaines tels que la médecine, la production d’énergie ou celle de denrées alimentaires. Le développement de cette technologie soulève néanmoins des questions relatives à l’éthique, aux risques et à la sécurité.