11. Okt 2018

Gene Drive: Mücken im Käfig ausgerottet

Erstmals bringt ein Gene Drive eine Mücken-Population zum Aussterben. Die Genschere CRISPR veränderte das Erbgut und machte die Weibchen unfruchtbar. Noch klappt dies nur im Labor, aber Freilandversuche scheinen in Reichweite.

Weibliche Anopheles-Mücken, die zwei Kopien eines Gene Drives im Erbgut tragen, entwickeln männliche Geschlechtsmerkmale (unten rechts, blaue und rote Pfeilspitze). Quelle: Nature Biotechnology, cc-by-4.0

Elf Generationen, dann war Schluss. Eingepfercht in einen winzigen Käfig, konnten 600 Mücken einem Gene Drive wenig entgegen setzen. Eine neue Waffe gegen die Malaria? Die Rettung von 400 000 Menschenleben pro Jahr? Zumindest die technischen Aspekte könnten Wissenschaftler bald in den Griff bekommen.

Medikamente, Pestizide und Impfstoffe konnten den Malaria-Erreger eindämmen, aber nicht endgültig besiegen. Ein Gene Drive eröffnet hier neue Optionen, indem er Mücken als Überträger ausschaltet und die Infektionskette unterbricht. Der Trick: Ein Gene Drive verändert das Erbgut mit der Genschere CRISPR/Cas9 – also wesentlich schneller als die natürliche Vererbung. Freilebender Populationen könnten innerhalb wenigen Generationen manipuliert werden, selbst wenn diese Änderungen den Tieren langfristig schaden.

Mücken, zugleich Männchen und Weibchen

Im Labor funktionieren Gene Drives bei Insekten schon leidlich gut, auch wenn zuvor keine der experimentellen Populationen zum Aussterben gebracht wurde. Forschern um Andrea Crisanti vom Imperial College London gelang nun der Durchbruch bei der Mückenart Anopheles gambiae, dank eines besseren Ziels für den Gene Drive – ein Gen mit Namen Doublesex.

Der Name Doublesex deutet es schon an: Das gleichnamige Gen ist Teil eines komplizierten Prozesses, der das Geschlecht von Insekten bestimmt. Doublesex wird in zwei verschiedene Versionen übersetzt – eine kürzere für Männchen und eine längere für Weibchen.

Der Gene Drive von Crisanti und Co lässt die männliche Doublesex-Version unbeeinträchtigt, blockiert jedoch die weibliche Variante. Die Entwicklung der Weibchen ist daraufhin schwer gestört: Ihr Mundapparate gleichen den Männchen (zustechen und Blut saugen wird dadurch unmöglich) und sie sind unfruchtbar. Eier können sie nicht mehr legen. Die männlichen Mücken hingegen scheinen völlig normal und verbreiten den Gene Drive weiter in der Population.

Doublesex verträgt keine Mutationen

Wo liegt der Vorteil von Doublesex? Zuvor liefen Gene Drives früher oder später ins Leere, weil die Insekten Resistenzen entwickelten: Mutationen im Erbgut haben den Angriffspunkt für die Genschere CRISPR beseitigt. Auch bei den Versuchen mit Doublesex traten derartige Mutationen auf, sie konnten sich allerdings nicht durchsetzen – sie waren genauso von Nachteil wie der Gene Drive auch. Die Gensequenz von Doublesex verträgt keine Veränderungen, und verhindert damit die Ausbildung von Resistenzen.

Zudem ist es auch unwahrscheinlich, dass der Gene Drive auf andere Insektenarten überspringt (außerhalb der Gattung Anopheles zumindest). Das Gen Doublesex ist zwar bei Insekten weit verbreitet, aber die Sequenzen unterscheiden sich erheblich. Was bei Anopheles funktioniert, ist etwa bei Honigbienen wirkungslos.

Neue Tests in Italien

Natürlich steht noch viel Arbeit bevor. Der Gene Drive funktioniert bislang nur im Labor, in winzigen Käfigen mit 20 Kubikzentimetern und speziell gezüchteten Mückenstämmen. Also weit von den Bedingungen entfernt, die in freier Natur herrschen.

Die nächsten Tests haben allerdings bereits begonnen. Eine Firma in Italien stellt Käfige bereit, die beinahe zimmergroß sind und tropische Klimaverhältnisse simulieren können. Die Mücken stammen dann aus Afrika. Die Ergebnisse dieser Versuche könnten Ende 2019 vorliegen

Crisanti gibt sich schon jetzt höchst optimistisch, ein Scheitern hält er für unwahrscheinlich. Auch Kevin Esvelt vom MIT in Cambridge, weithin bekannt als kritischer Geist, sieht die Hürden von nun ab eher auf der politischen Ebene: „major barriers to saving lives are arguably no longer mostly technical, but social and diplomatic”. Austin Burt, Ko-Autor der aktuellen Studie und Kopf hinter dem Gene-Drive-Konzept, träumt sogar schon vom Ende der Malaria: „It’s possible to envisage that gene-drive mosquitoes, in combination with other approaches, could have eliminated malaria in significant parts of Africa in 15 years.“

Offen für Missbrauch?

In der Euphorie bleibt für grundsätzliche Fragen anscheinend kein Platz mehr. Die offensichtlichen Probleme bleiben: Darf der Mensch so in die Natur eingreifen? Was sind die Folgen für das Ökosystem? Und der Angriff auf Doublesex fügt noch ein weiteres hinzu – den Missbrauch.

Doublesex ist bei einem Großteil der Insektenarten aktiv. Auch wenn der aktuelle Gene Drive nur Anopheles-Arten gefährlich wird, besteht die Möglichkeit, dass er nach kleineren Anpassungen auch andere Insekten angreift. Blattläusen und schädliche Fruchtfliegen etwa, aber auch Honigbienen und Schmetterlinge. Die Schwelle für weitere Wellen der Ausrottung läge im schlimmsten Fall sehr niedrig.

Dabei arbeiten andere Forscher an unbedenklicheren Alternativen, die etwa Mücken immun gegen den Erreger zu machen. Ein Missbrauch wäre hier deutlich schwerer. Crisanti und die Gates Foundation (die seine Forschungen finanziert) scheinen sich jedoch auf die Ausrottung festgelegt zu haben. Das mag vielen Menschen das Leben retten. Aber auch die Büchse der Pandora öffnen.

2 thoughts on “Gene Drive: Mücken im Käfig ausgerottet

  1. Ich bin zwar kein Biologe und auch kein Philosoph, aber ich halte es für nicht sehr clever eine Art beabsichtigt zur Ausrottung zu führen, die „nur“ indirekt“ das Problem darstellt, denn die Mücken sind nicht die Krankheitserreger selbst.
    Schonmal nachgedacht und untersucht, wer sich alles von den Mücken ernährt ;)?
    völlig unabhängig ob so ein Gen nicht doch beabsichtigt oder nicht auf andere arten überspringt ist die obere, die aus meiner Sicht augenscheinlichste Frage!

    Ich halte die direkte Bekämpfung des Malaria-Erregers, z.B. durch die hier erwähnten Bemühungen die Mücken immun zu machen für erheblich sinniger! Bei Tollwut tendiert man ja auch die gefährdeten Säugetierpopulationen zu immunisieren und nicht auszurotten!

    • Berechtigter Einwand! Allerdings sterben auch viel weniger Menschen an Tollwut als an Malaria. Und bei schweren Bedrohungen sollte man zumindest einmal darüber nachdenken, ob nicht auch eine massive Gegenantwort berechtigt ist.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.