Diese Woche wird erwartet, dass Mückeneier in den Florida Keys Zehntausende gentechnisch veränderter Mücken ausbrüten, was auf die erste US-Freisetzung solcher Insekten in freier Wildbahn zurückzuführen ist. Ein Biotechnologieunternehmen namens Oxitec lieferte die Eier Ende April im Rahmen eines vom Bund genehmigten Experiments, um den Einsatz von Gentechnik anstelle von Insektiziden zur Bekämpfung krankheitserregender Mückenpopulationen zu untersuchen. Der Umzug zielt auf eine invasive Art ab, die genannt wird Aedes aegypti, das trägt Zika, Dengue-Fieber, Chikungunya, Gelbfieber und andere potenziell tödliche Krankheiten, von denen einige in Florida auf dem Vormarsch sind.
Das Experiment beruht auf einer genetischen Veränderung, die für eine große Anzahl zukünftiger Nachkommen tödlich sein wird. In diesem Fall wurden männliche Mücken so modifiziert, dass sie ein Gen tragen, das ihre weiblichen Nachkommen vom Antibiotikum Tetracyclin abhängig macht – und daher in freier Wildbahn sterben muss. Wenn sich der Paarungszyklus über Generationen wiederholt, wird die Anzahl der Frauen verringert und die Population unterdrückt. Die modifizierten Insekten sterben schließlich ab, was diesen Ansatz selbstlimitierend macht.
Oxitec hat erhebliche regulatorische Hürden überwunden, bevor es 2016 von der US-amerikanischen Food and Drug Administration und 2020 von der Environmental Protection Agency genehmigt wurde. Wenn die derzeitigen Pilotbemühungen erfolgreich sind, wird das Unternehmen voraussichtlich bis zu 20 Millionen weitere Männer freigeben in der Blütezeit von Floridas Mückensaison später in diesem Jahr. Die Ergebnisse des Experiments könnten letztendlich dazu beitragen, Bedenken hinsichtlich der Freisetzung genetisch veränderter Organismen in die Wildnis auszuräumen.
Um mehr über die Risiken und Chancen von Floridas Vorstoß zur biotechnologisch hergestellten Schädlingsbekämpfung zu erfahren, Wissenschaftlicher Amerikaner sprach mit Omar Akbari, einem Molekularbiologen, dessen Labor an der University of California in San Diego an genetischen Kontrolltechnologien arbeitet. Er ist außerdem Mitbegründer von Agragene, einem Biotech-Unternehmen, das gentechnisch veränderte landwirtschaftliche Schädlinge als biologische Schädlingsbekämpfung einsetzt.
[An edited transcript of the interview follows.]
Denken Sie, die Aedes aegypti Experiment in den Florida Keys wird die Ausbreitung von durch Mücken übertragenen Krankheiten reduzieren?
Die derzeitige Methode zur Bekämpfung dieser Art ist Insektizide zu verwenden, aber sie funktionieren nicht wirklich gut. Wir haben auf diesem Gebiet Widerstand festgestellt, daher sind definitiv neue Technologien erforderlich.
Die Technologie von Oxitec zur Freisetzung gentechnisch veränderter Insekten wurde an anderen Orten getestet. [The company has] berichtet zu erreichen A. aegypti Bevölkerungsunterdrückung von mehr als 90 Prozent in vielen ihrer Veröffentlichungen, einschließlich einer wirksamen Kontrolle der A. aegypti Bevölkerung in Brasilien. Aufgrund seiner vorherigen Tests wird das Experiment in den Schlüsseln wahrscheinlich funktionieren und unterdrücken A. aegypti Populationen. Und hoffentlich wird dies direkt zu einer epidemiologischen Auswirkung führen und die Übertragung von Krankheiten wirksam reduzieren.
Wie sicher ist diese Technologie?
Es ist extrem sicher. Die EPA hat ihre Due Diligence durchgeführt und viele der möglichen Nebenwirkungen dieser Technologie getestet. Die eigentliche Frage hier ist: Welche bestehenden Kontrollmechanismen gibt es? Diese Mücke wurde in Florida mit vielen verschiedenen Breitbandinsektiziden bekämpft, darunter Pyrethroide, die auch Honigbienen, Marienkäfer, Libellen und andere Insekten töten. Die Bilder zeigen das Sprühen von Insektiziden aus Flugzeugen aus der Luft über Stadtteile in Florida während des Ausbruchs des Zika-Virus im Jahr 2016. Im Vergleich dazu ist die Technologie von Oxitec äußerst sicher. Es wird nur zielen A. aegypti, und Sie verwenden die Mücke, um die Mücke zu kontrollieren.
Besteht ein Risiko für das Ökosystem?
Es ist ein Missverständnis, dass dieser Prozess alle Mücken loswerden könnte. Es gibt mehr als 3.500 verschiedene Arten von Mücken auf der Erde. Eine Handvoll von ihnen übertragen Krankheitserreger. Oxitec versucht nicht, alle Mücken zu beseitigen. [The company is] eine Mückenart aus einer lokalisierten Population loszuwerden, um zu verhindern, dass sie Krankheitserreger auf den Menschen überträgt. Und diese Mückenart –A. aegypti– ist invasiv und hat in dieser Umgebung keinen Zweck. Ich denke also nicht, dass die Entfernung der Arten aus der Umwelt negative Auswirkungen auf die Umwelt haben wird.
Erwarten Sie den zukünftigen Einsatz der Oxitec-Technologie in anderen US-Bundesstaaten?
Derzeit ist es nur in diesem einen Gebiet von Florida zulässig, Mückeneier freizusetzen. Es ist hier für den experimentellen Gebrauch zugelassen. Und die Technologie ist lokalisiert. Diese Mücken können nicht sehr weit reisen.
Die erste Voraussetzung für den Einsatz der Technologie in anderen Bereichen wird der Erfolg des aktuellen Experiments in Florida sein. Sobald dies vorliegt, kann Oxitec weitere Genehmigungen für umfassendere Veröffentlichungen in anderen Bereichen beantragen. In diesem Fall würde der Prozess dem in Florida ähneln. Meiner Ansicht nach [Oxitec] würde sich mit den örtlichen Mückenbekämpfungsbezirken an diesen Orten verbinden und die Freisetzung koordinieren und die Dichte der A. aegypti weibliche Bevölkerung im Laufe der Zeit. Um die Genehmigung an anderen Orten zu erhalten, muss möglicherweise auch eine Abstimmung durchgeführt werden, damit die Öffentlichkeit über die Entscheidung nachdenken kann, wie dies in Florida geschehen ist.
Was sind die möglichen Einschränkungen dieses Ansatzes zur Bekämpfung von Mücken, die Krankheiten verbreiten?
Eine Frage ist die Skalierbarkeit. Können sie diese Technologie skalieren, um diesen Schädling beispielsweise aus allen Staaten in Amerika zu entfernen, in denen er vorkommt, was im Grunde die Hälfte der USA ist? Oder ist es nur in kleinen Gemeinden nützlich? Und wenn sie skalieren Wenn ja, wie hoch sind die damit verbundenen Kosten?
Auch die artspezifische Technologie ist ein zweischneidiges Schwert. Einerseits zielen Sie nur auf eine Art. Andererseits gibt es oft mehrere Arten, die einen Erreger übertragen. In Brasilien gibt es beispielsweise zwei verschiedene Arten, die das Dengue-Virus übertragen:A. aegypti und Aedes albopictus. Das ist auch in Florida der Fall. Wenn Sie also einen von ihnen loswerden, ist der andere immer noch da draußen.
Wie wahrscheinlich ist es angesichts der globalen Erwärmung, dass andere Regionen den gleichen Kurs einschlagen wie der Mückenbezirk Florida Keys?
Einige haben bereits. Oxitec hat die Genehmigung erhalten, Versionen seiner modifizierten Versionen durchzuführen A. aegypti Mücken auf den Kaimaninseln und in Panama. Es werden Versuche in Indien durchgeführt – gentechnisch veränderte Mücken werden in Käfige mit Wildtyp-Mücken freigesetzt, um sich zu paaren, und dann mit Käfigen ohne das veränderte Insekt verglichen. [Others have] getan Veröffentlichungen in Malaysia und Australien. Und da es mehr Beispiele für Erfolgsgeschichten gibt, denke ich, dass mehr Länder bereit sein werden, diese Technologie zu übernehmen, vorausgesetzt, die Kosten sind sinnvoll.
Mit der globalen Erwärmung wird die bewohnbare Reichweite von A. aegypti Mücken dehnen sich aus. Die Art kommt heute in vielen US-Bundesstaaten vor, vor 10 Jahren noch nicht. Auch dies wird an Bedeutung gewinnen, da diese Mückenart immer häufiger auftritt und auch die Krankheitserreger häufiger auftreten.
An welchen biologischen Schädlingsbekämpfungstechnologien arbeiten Sie derzeit?
Unser Labor hat eine [preprint] Derzeit geprüftes Papier, in dem eine neue CRISPR-basierte Technologie beschrieben wird, die zur Beseitigung verwendet werden kann A. aegypti Populationen. Es ist auch selbstlimitierend. Wir freuen uns darüber, weil wir die Populationen in experimentellen Käfigen im Labor eliminieren konnten. Wir glauben, dass diese Technologie eine Technologie der nächsten Generation sein könnte, die neben der Oxitec-Technologie eingesetzt werden kann. Das Ergebnis ist sehr ähnlich.
