Apakah haiwan yang paling dahsyat di bumi? Ini satu soalan yang mengingatkan singa menakutkan, harimau, jerung dan buaya. Tetapi jawapannya adalah haiwan yang tidak lebih daripada 1 sentimeter panjang.

Beberapa spesies nyamuk, daripada beribu-ribu yang mengisi persekitaran yang berbeza, adalah haiwan paling dahsyat di bumi. Anopheles nyamuk sahaja, menghantar malaria melalui gigitan mereka dan dijangkiti setiap tahun lebih daripada 200 juta orang, dan bertanggungjawab kematian 400,000 setahun, yang mana peratus 70 adalah kanak-kanak di bawah umur 5.

Spesies nyamuk lain juga menyebarkan penyakit - denggi, Nile Barat dan Zika - melalui gigitan mereka.

Kami adalah ahli genetik di Imperial College di London yang memberi tumpuan kepada nyamuk dan peranannya sebagai vektor penyakit. Selama lebih dari 20, kami telah memberi tumpuan kepada pembangunan nyamuk yang dimanipulasikan secara genetik. Itulah kerana dekad kawalan malaria telah mengajar kita bahawa strategi yang paling berkesan untuk mencegah malaria adalah untuk mengawal nyamuk itu sendiri. Tahun penyelidikan telah membawa kepada pembangunan alat genetik muktamad dan canggih yang dipanggil "pemacu gen." Apabila betul direka bentuk, ia dapat menghapuskan populasi nyamuk yang ditempatkan dalam sangkar di makmal.

Kami memerangi penyakit nyamuk setiap hari

Hanya nyamuk betina yang menggigit manusia. Mereka minum darah manusia untuk mengumpul nutrien untuk menghasilkan telur mereka. Jika nyamuk betina dijangkiti virus atau parasit, ia akan lulus jangkitan ke orang yang digigit. Kemudian, jika nyamuk yang tidak dijangkiti menggigit manusia yang baru dijangkiti, ia akan mengambil mikroorganisma dan ia juga akan dapat menyebarkan penyakit ini kepada individu lain.

Untuk penyakit seperti malaria, yang merupakan ancaman kepada hampir separuh penduduk dunia, inisiatif kesihatan awam telah menggunakan pelbagai kaedah untuk mensasarkan parasit malaria itu sendiri, seperti vaksin dan dadah. Kaedah lain - termasuk racun perosak, pengasapan, jaring tidur dan penyingkiran habitat nyamuk - berusaha untuk mengurangkan sama ada hubungan dengan, atau bilangan nyamuk. Tetapi kami percaya itu mensasarkan nyamuk adalah cara yang paling berkesan untuk mengurangkan kes malaria di seluruh dunia.

Sekarang di Afrika, di mana beban malaria adalah tertinggi, menyembur rumah-rumah racun serangga dan tidur di bawah jaring tidur yang disuntik dengan racun serangga, adalah cara paling berkesan untuk mengurangkan pesakit malaria secara cepat. Langkah kawalan dan campur tangan ini telah membantu mengurangkan beban malaria secara dramatik di banyak tempat. Sejak 2010 yang kadar kematian disebabkan oleh malaria telah jatuh pada peratus 35 di kalangan kanak-kanak di bawah umur 5.

Kaedah-kaedah ini, bagaimanapun, tidak mampan dan mereka perlu dilaksanakan secara besar-besaran untuk mencapai potensi penuh mereka. Ini menjadi jelas antara 2014 dan 2016, yang menandakan kali pertama sejak 2010 di mana Kes malaria telah meningkat, memecahkan trend menurun yang diperhatikan pada tahun-tahun sebelumnya. Nyamuk sedang berkembang penentangan terhadap ubat-ubatan antimalaria dan insektisida, dan kami kehabisan pilihan dan masa.

Pendekatan baru

Untuk mencapai pembasmian malaria, penyelidik kesihatan awam mesti meningkatkan senjata kami. Untuk bergerak ke arah matlamat ini, kami Crisanti makmal di sini di Kolej Imperial, telah membuat rancangan untuk berbuat demikian.

Baru-baru ini, teknologi dipanggil CRISPR mempunyai telah dibangunkan yang membolehkan para saintis mengedit DNA dengan kecekapan yang tinggi. Penyelidik di seluruh dunia menggunakan CRISPR untuk mengubah suai DNA nyamuk dengan matlamat menghapuskan penyakit bawaan nyamuk, seperti malaria. Di makmal kami, kami telah membangunkan yang paling mungkin maju penggunaan teknologi yang pernah dicadangkan. Ia dipanggil "memandu gen." Jenis pengubahsuaian genetik ini mempunyai keupayaan untuk menyebarkan sifat dalam populasi liar, mengatasi undang-undang klasik keturunan.

DNA yang ditularkan dari satu orang ibu bapa, dari satu generasi ke generasi berikutnya melalui undang-undang klasik keturunan, diwarisi oleh hanya separuh keturunan setiap generasi. Ini mengekalkan kekerapan pengubahsuaian genetik atau sifat dalam populasi nyamuk yang sama.

Pemacu gen diwarisi oleh lebih daripada 50 peratus daripada keturunan. Ini memberi mereka keupayaan untuk meningkatkan kekerapan sifat secara berperingkat-peringkat ke atas generasi berikutnya, yang merupakan kelebihan ke atas penggunaan nyamuk GM yang lain.

Etika mengubah populasi nyamuk liar

kami mempunyai direka untuk memandu gen yang mensasarkan gen kesuburan yang ada penting untuk pembangunan nyamuk wanita. Apabila gen ini terganggu, serangga betina tidak dapat menggigit atau menghasilkan anak.

Kelebihan pemacu gen adalah kita boleh menyasarkan hanya Anopheles gambiae spesis - salah satu vektor utama yang membawa penyakit di sub-Sahara Afrika - tanpa menjejaskan mereka yang tidak.

Apabila kami menguji teknologi kami di makmal, kami dapat menyebarkan sifat ini kepada 100 peratus populasi nyamuk di dalam sangkar. Akibatnya menghasilkan nyamuk lelaki biasa dan wanita steril adalah bahawa kita membawa penduduk ke sifar dalam tempoh enam bulan.

Ini adalah kali pertama penduduk telah ditindas menggunakan pemacu gen, walaupun dalam makmal.

Pemanduan gen adalah a teknologi bergerak pantas dan berkuasa. Keupayaan untuk mengubah populasi semulajadi tanpa campur tangan manusia yang berterusan, menjadikan mereka sesuai untuk menambah alat dan kaedah semasa yang digunakan untuk memerangi penyakit berjangkit, dan mengurangkan beban ekonomi dan ekologi mereka.

Walaupun penindasan populasi nyamuk sangkar dalam makmal merupakan pencapaian penting, pelepasan medan gen yang sebenarnya adalah sekurang-kurangnya satu dekad jauh di masa depan.

Kerana mereka boleh tersebar sendiri, dan di atas kawasan geografi yang berpotensi besar, teknologi menimbulkan kebimbangan etika yang berpotensi terhadap penggunaannya. Sebagai contoh, siapa yang menentukan bila pemacu gen dilepaskan jika konsensus penuh dari komuniti yang terjejas olehnya tidak tercapai? Isu-isu ini secara meluas diperdebatkan oleh saintis, etika, pengawal selia dan mereka yang mungkin dipengaruhi oleh penggunaan teknologi pemacu gen.

Walau bagaimanapun, komuniti saintifik telah membuat kemajuan besar ke atas kaedah yang berpotensi perlindungan teknologi, termasuk potensi untuk reka bentuk yang akan menghadkan penyebaran mereka. Keputusan terakhir tentang sama ada pemacu gen boleh dibebaskan di alam liar mesti dibuat dengan persetujuan negara-negara yang terkena dampak dan lebih khusus lagi masyarakat yang hidup dengan penyakit ini setiap hari.

Authors: Andrea Crisanti, Profesor Parasitologi Molekul, Imperial College London and Kyros Kyrou, Pelajar PhD, Imperial College London

Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.