Melawan Zika, Secara Genetis Memodifikasi Nyamuk Cara yang Kuno

Periset sedang mempelajari teknik pembesaran massal untuk nyamuk Aedes - waktu generasi mereka hanya 2.5 minggu. IAEA Imagebank, CC BY-NC-NDPeriset sedang mempelajari teknik pembesaran massal untuk nyamuk Aedes - waktu generasi mereka hanya 2.5 minggu. IAEA Imagebank, CC BY-NC-ND

Yang dekat Kepanikan disebabkan oleh penyebarannya yang cepat dari virus Zika telah membawa urgensi baru untuk pertanyaan bagaimana cara terbaik mengendalikan nyamuk yang menularkan penyakit manusia. Aedes aegypti nyamuk menggigit orang di seluruh dunia, menyebarkan tiga penyakit virus: dengue, chikungunya serta Zika. Tidak ada vaksin efektif yang terbukti atau obat spesifik untuk mengobati pasien setelah tertular virus ini.

Pengendalian nyamuk adalah satu-satunya jalan, saat ini, untuk membatasi mereka. Tapi itu bukan tugas yang mudah. Metode pengendalian klasik seperti insektisida adalah jatuh dari nikmat - mereka dapat memiliki dampak lingkungan yang merugikan dan juga meningkatkan ketahanan insektisida dalam sisa populasi nyamuk. Baru diperlukan metode pengendalian nyamuk - sekarang.

Saatnya sudah matang, oleh karena itu, untuk mengeksplorasi mimpi yang telah lama dipegang ahli biologi vektor, termasuk saya: menggunakan genetika untuk menghentikan atau membatasi penyebaran penyakit pembawa nyamuk. Sementara teknologi pengeditan gen telah meningkat secara dramatis dalam beberapa dekade terakhir, adalah keyakinan saya bahwa kita telah melupakan metode yang lebih tua, mencoba dan benar yang bisa bekerja sama baiknya dengan serangga ini. Kita dapat mencapai tujuan memproduksi nyamuk yang tidak mampu mentransmisikan patogen manusia dengan menggunakan teknik pemuliaan selektif yang sama yang telah digunakan manusia selama berabad-abad pada hewan dan tumbuhan lain.

Teknik di atas meja

Salah satu strategi klasik untuk mengurangi populasi serangga adalah populasi banjir dengan pria steril - biasanya diproduksi dengan menggunakan iradiasi. Bila betina di populasi sasaran dengan pria ini, mereka tidak menghasilkan keturunan yang layak - mudah-mudahan menerjang jumlah populasi.

Perpaduan modern pada metode ini adalah menghasilkan pria transgenik yang membawa gen mematikan yang dominan yang pada dasarnya membuat mereka steril; Anak laki-laki yang dilahirkan oleh laki-laki ini meninggal dalam tahap larva, menghilangkan generasi masa depan. Metode ini telah diundangkan oleh perusahaan biotek Oxitec dan saat ini digunakan di Brazil.

Alih-alih hanya membunuh nyamuk, strategi yang lebih efektif dan bertahan lama adalah mengubah secara genetis sehingga tidak bisa lagi menyebarkan mikroba penyebab penyakit.

Teknik pengeditan gen CRISPR yang baru dapat digunakan untuk membuat transgen (bahan genetik dari spesies lain) mengambil alih populasi liar. Metode ini bekerja dengan baik pada nyamuk dan berpotensi menjadi jalan "Drive" transgen ke populasi. CRISPR dapat membantu menyebarkan gen dengan cepat yang memberi perlawanan terhadap transmisi virus - yang oleh para ilmuwan disebut refraktori.

Tapi CRISPR telah kontroversial, terutama yang diterapkan pada manusia, karena transgenenya masuk ke individu dapat diteruskan ke keturunannya. Tidak diragukan lagi menggunakan CRISPR untuk membuat dan melepaskan nyamuk yang dimodifikasi secara genetik ke alam akan menimbulkan kontroversi. Direktur Intelijen Nasional AS, James Clapper, telah melangkah sejauh ini dub CRISPR adalah senjata potensial untuk pemusnah massal.

Tapi apakah teknologi transgenik diperlukan untuk memodifikasi populasi nyamuk secara genetik?Contoh seleksi buatan yang berhasil dari berbagai sifat selama bertahun-tahun. Di tengahnya adalah sebuah kartun ilmuwan 'blok' yang ingin dipilih dalam nyamuk sehingga mereka tidak dapat menyebarkan virus tersebut. Jeff Powell, Penulis yang diberikan

Pemuliaan selektif dengan cara kuno

Modifikasi genetik populasi telah berlangsung berabad-abad dengan sukses besar. Hal ini telah terjadi pada hampir semua tanaman dan hewan yang berguna secara komersial yang digunakan orang untuk makanan atau produk lainnya, termasuk kapas dan wol. Pemuliaan selektif dapat menghasilkan perubahan besar pada populasi berdasarkan variasi alami dalam spesies.

Pemilihan buatan yang menggunakan variasi alami ini telah terbukti efektif berulang kali, terutama di dunia pertanian. Dengan memilih orang tua dengan ciri yang diinginkan (ayam dengan produksi telur yang meningkat, domba dengan wol yang lebih lembut) selama beberapa generasi berturut-turut, strain "breeding sejati" dapat diproduksi yang akan selalu memiliki sifat yang diinginkan. Ini mungkin terlihat sangat berbeda dari nenek moyang - pikirkan semua keturunan anjing yang berasal dari serigala nenek moyang.

Sampai saat ini, hanya pekerjaan terbatas seperti ini dilakukan pada nyamuk. Tapi itu menunjukkan bahwa adalah mungkin untuk memilih nyamuk dengan kemampuan mengurangi penyebaran patogen manusia. Jadi daripada mengenalkan transgen dari spesies lain, mengapa tidak menggunakan variasi genetik yang ada pada populasi nyamuk?

Derajat nyamuk yang berasal dari seleksi buatan memiliki beberapa keunggulan dibandingkan pendekatan transgenik.

  • Semua kontroversi dan risiko potensial seputar organisme transgenik (GMO) dihindari. Kami hanya berbicara tentang meningkatkan prevalensi populasi gen nyamuk alami yang kita sukai.
  • Nyamuk terpilih yang berasal langsung dari populasi sasaran kemungkinan akan lebih kompetitif saat dilepaskan kembali ke sudut liarnya. Karena strain refraktori baru yang tidak dapat menularkan virus hanya membawa gen dari populasi sasaran, maka secara spesifik akan disesuaikan dengan lingkungan setempat. Manipulasi laboratorium untuk menghasilkan nyamuk transgenik diketahui menurunkan kebugaran mereka.
  • Dengan dimulai dengan populasi nyamuk lokal, para ilmuwan dapat memilih secara khusus untuk refraktori terhadap strain virus yang menginfeksi orang pada saat di wilayah tersebut. Misalnya, ada empat "varietas" virus dengue yang disebut serotipe. Untuk mengendalikan penyakit ini, nyamuk yang dipilih perlu refrakter terhadap serotipe yang aktif di tempat itu pada saat itu.
  • Ada kemungkinan untuk memilih strain nyamuk yang tidak dapat menularkan beberapa virus. Karena sama Aedes aegypti Spesies nyamuk mentransmisikan demam berdarah, chikungunya dan Zika, orang-orang yang tinggal di tempat yang memiliki nyamuk ini secara bersamaan beresiko terhadap ketiga penyakit tersebut. Meskipun belum pernah didemonstrasikan, tidak ada alasan untuk berpikir bahwa pembiakan selektif yang cermat dan dirancang dengan baik tidak dapat mengembangkan nyamuk yang tidak dapat menyebarkan semua virus yang relevan secara medis.

Untungnya, Ae. aegypti adalah nyamuk termudah yang tertinggal di penangkaran dan memiliki masa pembangkitan sekitar minggu 2.5. Jadi tidak seperti pabrik klasik dan peternak hewan yang berurusan dengan organisme dengan generasi di tahun-tahun, generasi 10 dari pemilihan nyamuk ini hanya membutuhkan waktu berbulan-bulan.

Ini bukan untuk menyiratkan mungkin tidak ada kendala dalam menggunakan pendekatan ini. Mungkin yang paling penting adalah gen yang menyulitkan serangga ini untuk menularkan penyakit juga bisa membuat serangga individu lebih lemah atau kurang sehat dibanding target populasi alami. Akhirnya nyamuk yang dibiakkan dengan laboratorium dan keturunannya bisa berkompetisi dan memudar dari populasi liar. Kita mungkin perlu untuk terus melepaskan nyamuk tahan api - yaitu, orang-orang yang tidak pandai mentransmisikan penyakit yang bersangkutan - untuk mengatasi seleksi melawan gen tahan api yang diinginkan.

Dan patogen yang dibawa nyamuk itu sendiri berevolusi. Virus dapat bermutasi untuk menghindari blok nyamuk yang dimodifikasi secara genetik. Setiap rencana untuk memodifikasi populasi nyamuk secara genetik perlu memiliki rencana darurat jika virus atau patogen lainnya berkembang. Strain baru nyamuk dapat dengan cepat dipilih untuk melawan versi baru virus - tidak ada teknik transgenik mahal yang diperlukan.

Saat ini, peternak tanaman dan hewan semakin menggunakan teknik manipulasi gen baru untuk lebih meningkatkan spesies penting secara ekonomi. Tapi ini hanya setelah seleksi buatan tradisional telah dilakukan sejauh ini untuk memperbaiki keturunan. Banyak ahli biologi nyamuk mengusulkan untuk langsung menuju metodologi transgenik mewah terbaru yang tidak pernah terbukti benar-benar bekerja pada populasi nyamuk alami. Mereka melewatkan pendekatan yang terbukti, lebih murah dan kurang kontroversial yang setidaknya harus diberi suntikan.

Tentang Penulis

PercakapanJeffrey Powell, Profesor, Universitas Yale. Minat utamanya adalah isu dasar genetika evolusioner dan evolusi molekuler yang sebagian besar menggunakan Drosophila sebagai model organisme dan penerapan teknologi dan konsep genetika terhadap nyamuk untuk membantu mengendalikan penyakit yang mereka transmit.

Artikel ini awalnya diterbitkan pada Percakapan. Membaca Artikel asli.

Buku terkait

{amazonWS: searchindex = Buku; kata kunci = virus zika; maxresult = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

ikuti InnerSelf di

facebook-icontwitter-iconrss-icon

Dapatkan Terbaru Dengan Email

{Emailcloak = off}