การฉีดพ่นยาฆ่าแมลงเพื่อฆ่ายุง: ยุงเป็นพาหะของโรคร้ายแรงหลายชนิดเช่นมาลาเรีย Sukjanya / Shutterstock.com

มุ้ง. ยาฆ่าแมลง แมลงที่ผ่านการฆ่าเชื้อและดัดแปลงพันธุกรรม. ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์กำลังเพิ่ม สารพิษที่ผ่านการดัดแปลงพันธุกรรม คลังแสงอาวุธเพื่อกำจัดยุงที่มีปรสิตมาลาเรีย

แม้ว่ายาฆ่าแมลงและมุ้งกำจัดแมลงโดยวิธีการที่ใช้กันมากที่สุดทั้งสองวิธีได้ลดจำนวนการติดเชื้อและการเสียชีวิตลงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ภาระโรคมาลาเรียทั่วโลกล้มเหลวในการลดลงในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา. ใน 2017, 219 ล้านคน ติดเชื้อมาลาเรียและ 435,000 ประมาณตาย นั่นเป็นเพราะ ยุงมีการพัฒนาความต้านทานต่อยาฆ่าแมลง.

An ยุงก้นปล่อง ยุงดูดเลือดจากโฮสต์ของมนุษย์ มันอยู่ในระหว่างมื้ออาหารเหล่านี้ที่ยุงส่งมาลาเรียไปยังมนุษย์ CDC

วิวัฒนาการของการต่อต้านอย่างรวดเร็วเป็นเรื่องธรรมดาและเกิดขึ้นซ้ำ ๆ ในการแข่งขันทางอาวุธของเราต่อมาลาเรียที่ส่งยุงเช่นเดียวกับศัตรูพืชและเชื้อโรคโดยทั่วไป ล่วงเวลา, สิ่งมีชีวิตกลายพันธุ์และวิวัฒนาการความต้านทาน ยาใหม่ ๆ ที่ใช้ฆ่าพวกมัน ไม่น่าแปลกใจที่มนุษย์มักจะจบลงที่ด้านการสูญเสีย นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงต้องมีอาวุธใหม่ และอันล่าสุดก็คือเชื้อรานักฆ่า

ต่อสู้กับนักฆ่าด้วยนักฆ่า

ในฐานะที่เป็น นักชีววิทยาวิวัฒนาการกำลังศึกษาเชื้อราฉันคุ้นเคยกับความสามารถของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ในการทำให้เกิดโรคร้ายแรงในหลาย ๆ พืช และ สัตว์รวมถึงมนุษย์. ในขณะที่เชื้อโรคเชื้อราจำนวนมากติดเชื้อโฮสต์ที่หลากหลาย คนอื่นสามารถโจมตีเพียงไม่กี่คนที่เลือก.

การรับรู้นี้ได้นำนักวิทยาศาสตร์ไปสู่กลยุทธ์ใหม่ในการต่อสู้กับโรคมาลาเรีย: ติดเชื้อและฆ่ายุงที่เป็นพาหะของโรคโดยใช้เชื้อราที่พวกเขาพบในธรรมชาติ นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่เชื้อราได้รับอาวุธ ในความเป็นจริงนี่เป็นกลยุทธ์ที่แน่นอนสำหรับสารกำจัดศัตรูพืชทางชีวภาพที่ประสบความสำเร็จอย่างสูง กล้ามเนื้อสีเขียวซึ่งฆ่าตั๊กแตนและตั๊กแตนทั่วโลก

ยุงที่ติดเชื้อด้วยเชื้อโรคตามธรรมชาติของพวกเขา - เช่นเชื้อราที่ทำให้เกิดโรคจากสกุล Metarhizium - เป็นกลยุทธ์ที่น่าสนใจเป็นพิเศษเพราะไม่เหมือนเชื้อแบคทีเรียหรือไวรัส เชื้อราสามารถทำให้ยุงติดเชื้อได้ง่ายๆโดยการสัมผัสกับพวกมัน และไม่ต้องกินเข้าไป นอกจากนี้เชื้อรายังเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่ายาฆ่าแมลงเคมีแบบดั้งเดิม แต่กลยุทธ์นี้ใช้งานได้หรือไม่

สิบห้าปีก่อน การทดลองภาคสนามในชนบทแทนซาเนียแสดงให้เห็นว่าทำได้. ด้วยการแขวนแผ่นสำลีซึ่งฉีดยาด้วยเชื้อราฆ่าแมลงบนเพดานของบ้านที่มียุงพักยุงหนึ่งในสามติดเชื้อ ตามรูปแบบการแพร่เชื้อมาลาเรียอัตราการติดเชื้อดังกล่าว สามารถลดจำนวนผู้ป่วยมาลาเรียได้ 75%.

แต่ Metarhizium เชื้อรา ตามการทดลองภาคสนามของแทนซาเนียไม่สามารถแพร่เชื้อไปยังโฮสต์ยุงได้ตลอดเวลา และการติดเชื้อรามักจะใช้เวลาหลายวันในการฆ่ายุง ในห้องทดลองเชื้อราใช้เวลาเฉลี่ยประมาณเจ็ดถึงเก้าวันในการฆ่ายุงขึ้นอยู่กับขนาดของยา Brian Lovettนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาที่ทำงานใน ห้องทดลองของ Ray St. Legerและ Etienne Bilgoเพื่อนร่วมงานระดับปริญญาเอกที่ทำงานกับ นักกีฏวิทยา Abdoulaye Diabateคิดว่าพวกเขาสามารถติดเชื้อยุงได้มากขึ้นและฆ่าพวกเขาได้เร็วขึ้น

อย่างไร? โดยการใช้เชื้อราที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อผลิตสารพิษที่เรียกว่า "ไฮบริด" ซึ่งโจมตีระบบประสาทของสัตว์ขาปล้องกลุ่มที่มีแมลงและเครือญาติเช่นแมงมุมและสัตว์จำพวกครัสเตเชีย การทดลองในห้องปฏิบัติการก่อนหน้านี้ใน 2017 โดยทีมเดียวกันได้แสดงให้เห็นแล้วว่า เชื้อราจีเอ็มเหล่านี้ฆ่ายุงเร็วกว่าที่ไม่ได้แก้ไข.

คำถามใหญ่ตอนนี้คือว่ามันทำงานในธรรมชาติ

ทีม MosquitoSphere ประกอบด้วยผู้เขียนลงบนกระดาษและอาสาสมัครในท้องถิ่นจาก Soumousso, Burkina Faso แถวหลัง (จากซ้ายไปขวา): Etienne Bilgo, Oliver Zida, Bema Ouattara; แถวกลาง: Boureima Saré, Judicael Zida, Brian Lovett, Moussa Ouattara, MichaÏlou Sanfo และ Bamory Ouattara; แถวหน้า: Yaya Ouattara และ Jacques Gnambani Brian Lovett, CC BY-SA

เห็ดจีเอ็มฆ่ายุงได้เร็วขึ้นทำลายประชากร

เพื่อลดความเสี่ยงจากการทดสอบภาคสนาม Lovett และ Bilgo ทดสอบเชื้อรา GM ใน“MosquitoSphere,” ฟิลด์คัดกรองขนาดใหญ่ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษซึ่งออกแบบมาเพื่อให้ตรงกับสภาพกลางแจ้งใน Soumousso, Burkina Faso โดยการสร้างกระท่อมด้วยแผ่นสำลีที่มีสปอร์ของการผลิตสารพิษ GM Metarhizium เชื้อราและตัวควบคุมที่ไม่มีการดัดแปลง Lovett และ Bilgo พบว่ายุงลาย 70% ถึง 80% ของ XNUMX% ติดเชื้อในกระท่อมทั้งสองประเภท แต่ ยุงลายในกระท่อมกับจีเอ็มรา ตายภายในห้าวันโดยเฉลี่ยในขณะที่ยุงในกระท่อมที่มีเชื้อราไม่ตายหลังจากนั้นเกือบเก้าวัน

กระท่อมของ MosquitoSphere ใน Soumousso, Burkina Faso ซึ่งมีการทดลองกับเห็ดพิษของจีเอ็มฆ่า Brian Lovett

โดยการตรวจสอบว่าประชากรยุงมีอาการเมื่อเวลาผ่านไปพวกเขายังค้นพบว่า จีเอ็มเชื้อราติดเชื้อยุงหลายชั่วอายุคน. ในหนึ่งสิ่งที่แนบมากับจีเอ็มเชื้อราประชากรเริ่มต้นของยุง 1,500 ถูกยุบลงเหลือเพียง 13 หลังจากผ่านไปหนึ่งเดือนครึ่ง

สัญญาและความเสี่ยง

ด้วยการติดเชื้อทางพันธุกรรมของเชื้อราที่อันตรายถึงตายแล้วด้วยสารพิษที่ทรงพลังนักวิจัยสามารถลดจำนวนประชากรของ“ สนาม” ยุงได้อย่างมากในส่วนหนึ่งของโลกที่มาลาเรียเป็นโรคประจำถิ่นและยุงมีความต้านทานต่อสารเคมีกำจัดแมลง

มีความจำเป็นเร่งด่วนในการควบคุมการแพร่กระจายของโรคมาลาเรียโดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่แถบทะเลทรายซาฮาราตอนใต้ 92% ของผู้ป่วยและ 93% ของผู้เสียชีวิต เกิดขึ้น ร่วมกันเป็นหน่วยงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมของสหรัฐอเมริกา การอนุมัติของสารพิษไฮบริด ภายใต้ชื่อ Versitude เชิงพาณิชย์และการอนุมัติการใช้งานที่ไม่ได้แก้ไข Metarhizium เชื้อราในฐานะ "biopesticide" โดยหลายประเทศในแอฟริกาอาจปูทางไปสู่ไฟเขียวที่ใช้ดัดแปลงพันธุกรรม Metarhizium เชื้อราในการต่อสู้กับมาลาเรีย

ในอีกด้านหนึ่งการปล่อยเชื้อราที่มีสารพิษจากแมลงถึงตายทำให้เกิดความกังวลเกี่ยวกับอันตรายที่ไม่ได้ตั้งใจของแมลงที่ "ไม่ได้รับ" Metarhizium ราติดเชื้อเพียงช่วงเล็ก ๆ ของแมลงและ การทดลองที่ไม่กำหนดเป้าหมายแมลงเช่นผึ้งที่ติดเชื้อทั้ง GM และเชื้อราที่ไม่มีการดัดแปลงไม่มีผลต่อการอยู่รอดของผึ้ง แม้ว่ายีนที่ค้นพบทางเข้าไปในเชื้อราที่ติดเชื้อมนุษย์ - สถานการณ์ที่ไม่น่าเป็นไปได้สูง - มันจะไม่มีผลกระทบใด ๆ กับเราเพราะสารพิษทำงานได้เฉพาะกับแมลง

จำกัด การแพร่กระจายของยีนที่สร้างพิษไฮบริดในสิ่งมีชีวิตอื่นที่ไม่ใช่ Metarhizium เชื้อราเป็นอีกหนึ่งความกังวลที่อาจเกิดขึ้น ข้อควรระวังด้านความปลอดภัยหนึ่งข้ออาจเพิ่มได้ สวิตช์ทางพันธุกรรมที่ลดการเอาชีวิตรอด ของเชื้อรานอกสภาพแวดล้อมในร่ม แต่ยังมีคุณสมบัติโดยธรรมชาติหลายประการ Metarhizium เชื้อรา - เช่นสปอร์ขนาดใหญ่ที่ไม่มีในอากาศและที่ไวต่อรังสีอัลตราไวโอเลตเพื่อลดโอกาสในการแพร่กระจาย

ในขณะที่มีแนวโน้มกลยุทธ์นี้ในการวางยาพิษโดยใช้ยุงเป็นหลักที่มีการดัดแปลงพันธุกรรมไม่สามารถรับประกันได้ ยุงสามารถพัฒนาความต้านทานต่อสิ่งนี้ แต่มีผู้คนหลายแสนคนที่เสียชีวิตในแต่ละปีในเกมที่มีผู้เสียชีวิตจากโรคนี้บางทีความเชื่อมั่นเพียงอย่างเดียวก็คือเช่นเดียวกับฝ่ายตรงข้ามเราจะต้องพัฒนากลยุทธ์ของเราต่อไป

เกี่ยวกับผู้เขียน

Antonis Rokas, เก้าอี้คอร์นีเลียสแวนเดอร์บิลต์ในสาขาวิทยาศาสตร์ชีวภาพและศาสตราจารย์ด้านวิทยาศาสตร์ชีวภาพและสารสนเทศชีวการแพทย์ มหาวิทยาลัย Vanderbilt

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

books_environmental