Il Burden Globale delle Malattie di Vector-Borne

Le malattie causate da vettori non possono essere più del 17% di tutte le malattie infettive in tutto il mondo, causando centinaia di migliaia di morti all'anno. La malaria solo uccide oltre 600.000 persone all'anno, con la maggior parte delle vittime che sono bambini sotto i cinque anni dell'Africa subsahariana. La febbre da dengue ha aumentato 30 volte negli ultimi cinque decenni, e le minacce emergenti come il virus Zika continuano a sorprendere i sistemi sanitari pubblici.

Cosa sono le tecnologie Gene Drive?

Un gene drive è un meccanismo genetico che si disperde ereditaria in modo che un gene specifico o un elemento genetico sia passato a molto più del 50% previsto della prole. In standard genetica Mendelian, ogni allele in un genitore eterozigo ha una probabilità di trasmissione del 50% a qualsiasi dato prole.

Unità di Genesi Naturali vs Sintetici

Le unità genetiche naturali come l'endonucleasi di homing sono state in evoluzione per milioni di anni, ma sono rare e tipicamente confinate a specie specifiche. Le unità genetiche sintetiche, costruite con la tecnologia CRISPR-Cas9, sono molto più flessibili. I ricercatori possono ora progettare un'unità genica che mira a qualsiasi sequenza di DNA, rendendo possibile l'ingegneria di quasi qualsiasi organismo riproduttore sessuale.

Come Gene Drives lavorare a livello molecolare

Il gene più comune del gene del disco sintetico utilizza il sistema CRISPR-Cas9. L'elemento di trasmissione contiene due componenti chiave: un gene che codifica il nucleo Cas9 e un RNA guida che porta Cas9 ad una sequenza specifica di destinazione nel genoma dell'organismo. L'intero nastro è affiancato da sequenze del DNA omologo al sito di destinazione.

Tipi di costruzioni di unità di generazione

I geni di pressione [FLT: 1] hanno un rapporto di destinazione essenziale per la riproduzione o la sopravvivenza, come quelli necessari per la fertilità femminile. Quando questi drive si diffondono, si schiantano la popolazione causando la sterilità o la morte prematura I dispositivi di modifica modificano l'organismo in modo che non possa più trasmettere la malattia, per esempio

Applicazioni nei vettori di malattie di controllo

Il gruppo di ricerca più avanzato di impulso gene Anopheles] zanzare, i vettori della malaria. Il consorzio di Target Malaria ha sviluppato unità di soppressione che rendono sterile le zanzare femminili quando entrambe le copie di un gene di fertilità sono disturbate.

Aedes Mosquitoes e Dengue

I ricercatori stanno sviluppando anche dei geni per Aedes aegypti, il vettore di dengue, Zika e virus chikungunya. Le sfide qui sono diverse: Aedes] le zanzare hanno un genoma complesso con molte sequenze ripetute che rendono gli studi di destinazione CRISPR difficile.

Tsetse Flies, zecche e altri vettori

La tecnologia di trasmissione genetica non è limitata alle zanzare. Le sfide di setsi trasmettono la proibizione africana, che uccide migliaia di persone e infligge gravi perdite economiche sul bestiame.

Potenziali vantaggi rispetto ai metodi di controllo vettoriali esistenti

Il controllo del vettore attuale è una battaglia costante contro la biologia. Gli insetti evolvono la resistenza agli insetticidi, forzando lo sviluppo di nuovi prodotti chimici o la rotazione di quelli esistenti. Le reti del letto richiedono distribuzione, manutenzione e uso corretto, ma la copertura rimane incompleta nelle aree remote. I geni che riducono l'amplificazione della popolazione convenzionale possono offrire un approccio fondamentalmente diverso: sono autopropaganti

Vantaggi ambientali

Gli insetticidi sintetici spesso danneggiano gli organismi non target, compresi gli impollinatori, gli invertebrati acquatici e i predatori naturali dei parassiti. I geni che si rivolgono a una sola specie sono teoricamente molto più specifici. Un'unità di soppressione che elimina una specie di zanzara, lasciando intatti i suoi parenti, potrebbe ridurre la trasmissione delle malattie senza il danno collaterale di spruzzatura ad ampio spettro.

Rischi ecologici e conseguenze non volute

La specificità delle specie è un vantaggio teorico, ma gli ecosistemi reali sono complessi. La rimozione di una specie di zanzare da un ecosistema potrebbe avere effetti di fuga. Molte specie di zanzare sono importanti fonti alimentari per il pesce, gli anfibi e gli uccelli. La loro materia organica filtrante delle larve in ambienti acquatici. La perdita di una singola specie potrebbe ridurre la biodiversità e alterare il ciclismo nutriente, soprattutto se la specie svolge un ruolo chiave.

Flusso di Gene e Diffusione Invasiva

Un'unità rilasciata in una popolazione di zanzare in un paese potrebbe attraversare i confini nazionali attraverso la migrazione, potenzialmente diffondendosi in regioni che non hanno acconsentito al rilascio. Questo rischio transboundary solleva gravi questioni di governance. Inoltre, le unità geniche potrebbero potenzialmente diffondersi a popolazioni della stessa specie in aree in cui la malattia mirata non è un problema, o anche a specie strettamente correlate attraverso l'ibridazione.

Evoluzione della Resistenza

Le mutazioni che alterano la sequenza di destinazione del nucleo di CRISPR, o che interferiscono con il percorso di riparazione omologia-diretto, potrebbero impedire che l'unità si esprima di copiarsi. In esperimenti di laboratorio, zanzare e mosche di frutta hanno già evoluto resistenza alleli entro poche generazioni dopo il rilascio di un'unità.

Quadri etici per la ricerca e la distribuzione di Gene Drive

Il potenziale per i gruppi di interesse generale per modificare o eliminare definitivamente le popolazioni selvagge richiede un attento esame etico. Il consenso informato] è una sfida importante: chi decide che un impulso genetico dovrebbe essere rilasciato in una regione? Le comunità che vivono nella zona interessata devono essere coinvolte, ma il vero consenso informato è difficile da ottenere nella maggior parte dei contesti con scarsa alfabetizzazione, disfidenza delle istituzioni di conservazione endemiche e accesso limitato a diversi paesi.

Il principio precauzionale

Il principio precauzionale suggerisce che quando le attività comportano rischi di danno grave o irreversibile, la mancanza di piena certezza scientifica non dovrebbe essere utilizzata come motivo per rinviare misure economiche per prevenire il degrado.

Governance internazionale

Nel 2018, il CBD ha adottato una risoluzione che chiede un approccio precauzionale agli organismi contenenti genealogie ingegnerizzate e ha esortato i paesi a non rilasciarli senza una corretta valutazione del rischio. Tuttavia, nessun trattato globale vincolante regola specificamente i geni guida. L'Organizzazione Mondiale della Sanità ha rilasciato i quadri di orientamento, ma non ha stabilito standard di prova applicabili.

Le attuali direzioni di ricerca e futuro

Target Malaria ha condotto studi di campo limitati di modifiche genetiche non guidate in Burkina Faso, costruendo relazioni comunitarie e raccogliendo dati di base. Questi studi non rilasciano unità nell'ambiente, ma sono un passo necessario verso eventuali test genetici.

Applicazioni di conservazione

Oltre al controllo delle malattie, le unità genetiche potrebbero essere utilizzate per eliminare le specie invasive che minacciano la biodiversità nativa. Nelle isole, i ratti introdotti, i topi e i mongosi hanno spinto molte specie endemiche all'estinzione.

Hurds tecnico

L'efficienza dell'azionamento deve essere migliorata in molte specie di destinazione; gli azionamenti attuali non sempre raggiungono l'alto bias necessario per diffondersi in modo efficace. L'evoluzione della resistenza rimane un ostacolo importante, soprattutto per le azionamenti di modifica che devono diffondersi attraverso grandi popolazioni. Il potenziale per i componenti di azionamento per integrare in luoghi non intenzionali nel genoma solleva preoccupazioni di sicurezza.

Il percorso in avanti: Stewardship responsabile

Le tecnologie di generazione in generazione rappresentano una vera e propria svolta nella nostra capacità di ridurre l'onere delle malattie vettoriali; potrebbero risparmiare milioni di vite, ridurre la necessità di insetticidi chimici e trasformare l'economia della salute pubblica nelle regioni più povere del mondo.

Le unità di generazione non sono un proiettile magico. Sono uno strumento potente che deve essere integrato con misure di controllo esistenti, adattate alle condizioni locali, e continuamente monitorate per risultati ecologici ed evolutivi. Se sviluppati responsabilmente, potrebbero diventare una delle armi più efficaci contro le malattie che hanno colpito l'umanità per millenni.