Gene Drive: Freisetzung rückt einen (kleinen?) Schritt näher

Ein Gene Drive rottet Malaria-Mücken in Käfigen aus, die Merkmale einer natürlichen Umwelt simulieren. Die Forscher sehen dies als wichtigen Schritt in Richtung Freilandversuch.

Käfige, die eine natürliche Umwelt simulieren sollen (Quelle: Hammond et al., Nature Communications cc by 4.0)

Die Malaria fordert jährlich 400 000 Tote – trotz großflächigem Einsatz von Medikamenten, Moskitonetzen und Insektiziden. Die bisherigen Maßnahmen können die Erkrankung eindämmen, aber wohl nicht endgültig überwinden. Der Gene Drive bietet hier eine verlockende Option: Er soll das Erbgut von Malaria-Mücken manipulieren und natürliche Populationen ausrotten. Fehlt der Überträger des Malaria-Erregers, verschwindet auch die Krankheit.

Forscher um Andrew Hammond und Andrea Crisanti am Imperial College in London beschäftigen sich seit vielen Jahren mit der Entwicklung des Gene Drives. Sie nutzen die Genschere CRISPR/Cas9, um in das Erbgut des Malaria-Überträgers Anopheles gambiae einzugreifen: Weibliche Mücken entwickeln männliche Geschlechtsmerkmale und werden unfruchtbar (mehr zu den Details hier).

Große Käfigen sollen die Natur simulieren

Im Jahr 2018 hatten die Forscher gezeigt, dass der Gene Drive grundsätzlich wirksam ist: Innerhalb von etwa 10 Generationen brachte er eine Population von Mücken zum Aussterben. Die Versuche erfolgten allerdings in winzigen Käfigen von etwa 25 cm Kantenlänge – eine extrem künstliche Umgebung, die kaum arttypisches Verhalten erlaubte. Die offenkundige Frage: Funktioniert der Gene Drive auch in einer komplexeren Umgebung?

Die Forscher bauten daher für den nächsten Versuch wesentlich größere Käfige: Das Volumen betrug fast fünf Kubikmeter, eine Lichtanlage simulierte den natürlichen Tagesablauf, natürliche Futter- und Brutstellen wurden rudimentär nachgebildet. Diese künstliche Umwelt besiedelten die Forscher mit Wildtyp-Mücken der Art Anopheles gambiae. Hatte sich die Wildtyp-Population stabilisiert, kamen Gene-Drive-Mücken in einem Verhältnis von 1:4 oder 1:8 dazu.

Gute Fitness, keine Resistenzen

Das Ergebnis, kürzlich in Nature Communications veröffentlicht, bestätigt die ersten Versuche eindrucksvoll: Der Gene Drive setzte sich durch und rottete die Population nach etwa 300 Tagen aus. Auch in einer komplexen Umgebung konnten die Gene-Drive-Mücken mit dem Wildtyp konkurrieren. Mit anderen Worten: Ihre Fitness war kaum beeinträchtigt.

Ein zweiter wichtiger Punkt: Die Wildtyp-Mücken zeigten kaum Anzeichen von Resistenz. Kleine genetischen Veränderungen können einen Gene Drive schnell unwirksam machen, wenn die der Genschere den Angriffspunkt nehmen. Die Forscher zielten daher auf einen Bereich im Erbgut, in dem Mutationen kaum toleriert werden. Mit Erfolg, wie sich zeigte.

Eine Brücke zum Freilandversuch?

Die britischen Forscher sind offenkundig mit dem Ergebnis ihres Versuchs mehr als zufrieden. Schon im Titel ihrer Veröffentlichung stellten sie klar, wohin die Reise geht: „Gene-drive suppression of mosquito populations in large cages as a bridge between lab and field“. Eine Brücke zwischen Labor und Feldversuch – das klingt nach einem entscheidenden Schritt voran.

Natürlich erwähnen sie, dass noch weitere Tests für Sicherheit und Effizienz nötig sind. Auch das Problem genetischen Resistenzen und Risiken für die Umwelt soll noch näher beleuchtet werden. Aber diese Punkte werden eher pflichtschuldig abgehakt: Im britischen Guardian schwärmt Andrew Hammond lieber von der Aussicht, innerhalb der nächsten 10 Jahren mit den Freilandversuchen zu beginnen. Vermutlich in Burkina Faso, wo gerade ein Testareal errichtet wird.

In der freien Natur warten andere Herausforderungen

Doch es lohnt sich, hier noch einmal nachzuhaken. Wie aussagekräftig ist dieser Versuch wirklich? Es stimmt, die Forscher haben sich viel Mühe gegeben, eine möglichst naturnahe Umgebung zu schaffen. Doch von der wirklichen Welt ist das noch weit entfernt, wie schon ein kurzer Blick auf die obige Abbildung zeigt. In Afrika warten ganz andere Herausforderungen auf die Gene-Drive-Mücken: Bedrohung durch Fressfeinde, widrige Wetterverhältnisse und Futtersuche im knallharten Überlebenskampf. Wird der Gene Drive da nicht zum großen Ballast? Bleibt die Fitness wirklich weitgehend erhalten?

Zudem ist das Ausbleiben von Resistenzen im Laborversuch nur bedingt aussagekräftig. Im Käfig traf der Gene Drive auf einen Wildtyp-Population, die nicht unbedingt repräsentativ für natürliche Mücken ist: Der Anopheles gambiae G3-Stamm wurde 1975 in Gambia isoliert, fristet also seit über 40 Jahren sein Dasein im Labor. Was ist mit den Myriaden von Mücken, die in Afrika leben? Auf welche genetische Vielfalt wird der Gene Drive dort treffen?

Auch wenn die Veröffentlichung etwas anderes suggeriert – die Frage nach der Wirksamkeit des Gene Drive ist noch nicht geklärt. Viel wichtiger noch: Die Frage der Umweltverträglichkeit wurde noch nicht einmal ansatzweise angegangen. Und bevor hier Antworten gefunden werden, sollte man gar nicht erst an Freilandversuche denken.

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