יתושים הורגים יותר אנשים בכל שנה מכל חיה אחרת. בשנת 2023, החרקים המוצצים את הדם דבקו ב 263 מיליון אנשים עם מלריה, מה שהוביל לכמעט 600,000 מקרי מוות, 80% מהם היו ילדים.
המאמצים האחרונים לחסימת העברת מלריה נעצרו מכיוון שהיתושים התאימו עמידות בפני קוטלי חרקים והטפילים בתוך יתושים הגורמים למלריה הפכו עמידים לתרופות. כישלונות אלה הוגברו על ידי מגיפת ה- COVID-19, מה שהפיל את המאמצים המתמשכים נגד מלריה.
כעת, חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו, אוניברסיטת ג'ונס הופקינס, UC ברקלי ואוניברסיטת סאו פאולו פיתחו שיטה חדשה שחוסמת גנטית יתושים מהעבר מלריה.
הביולוגים ז'יקיאן לי ואיתן בייר מ- UC סן דייגו, ויואמי דונג וג'ורג 'דימופולוס מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס, יצרו מערכת עריכת גנים מבוססת CRISPR המשנה מולקולה יחידה בתוך יתושים, שינוי זעיר אך יעיל המפסיק את תהליך ההולכה של מלריה-טפרית. יתושים שהשתנו גנטית עדיין מסוגלים לנשוך את אלה עם מלריה ולרכוש טפילים מדמם, אך הטפילים כבר לא יכולים להתפשט לאנשים אחרים. המערכת החדשה נועדה להפיץ גנטית את תכונת ההתנגדות למלריה עד שאוכלוסיות שלמות של החרקים כבר לא מעבירות את הטפילים הגורמים למחלות.
"החלפת חומצת אמינו יחידה ביתושים בגרסה אחרת המתרחשת באופן טבעי המונעת מהם להידבק בטפילים מלריאליים – ולהפיץ את אותה תכונה מועילה לאורך כל אוכלוסיית יתושים – היא מחליף משחק," אמר בייר, פרופסור במחלקת UC סן דייגו לתאים וביולוגיה התפתחותית (בית ספר של מדעי הביולוגיה). "קשה להאמין שלשינוי הזעיר הזה יש השפעה כה דרמטית."
המערכת החדשה שפותחה משתמשת ב- CRISPR-CAS9 "מספריים" וב- RNA מדריך כדי לבצע חתך גנטי במקום מדויק בגנום של היתוש. לאחר מכן הוא מחליף את חומצת האמינו הלא רצויה המעבירה את מלריה עם הגרסה המועילה שאינה.
המערכת מכוונת לגן המייצר חלבון המכונה "FREP1" המסייע ליתושים להתפתח ולהאכיל דם כאשר הם נושכים. המערכת החדשה מחליפה חומצת אמינו ב- FREP1 המכונה L224 עם אלטרנטיבה גנטית, או אלל, הנקראת Q224. טפילים הגורמים למחלות משתמשים ב- L224 כדי לשחות לבלוטות הרוק של החרק, שם הם ממוקמים כדי להדביק אדם או חיה.
דימופולוס, פרופסור במחלקה למיקרוביולוגיה ואימונולוגיה מולקולרית ובמכון המחקר של ג'ונס הופקינס מלריה (בית הספר לבלומברג לבריאות הציבור), והמעבדה שלו בדקה זנים של זנים של אנופלס סטפנסי יתושים, הווקטור העיקרי של העברת מלריה באסיה. הם מצאו כי מתג L224-to-Q224 יכול לחסום ביעילות שני סוגים שונים של טפילים מלריה מהגיע לבלוטות הרוק, ובכך למנוע זיהום.
היופי בגישה זו טמון במינוף אלל גן יתושים המתרחש באופן טבעי. עם ציוץ יחיד ומדויק, הפכנו אותו למגן רב עוצמה החוסם מיני טפילים מלריה מרובים וככל הנראה על פני מינים ואוכלוסיות יתושים מגוונים, מה שסלל את הדרך לאסטרטגיות הניתנות להתאמה, בעולם האמיתי לשליטה על מחלה זו. "
ג'ורג 'דימופולוס, אוניברסיטת ג'ונס הופקינס
במגוון בדיקות המשך, החוקרים מצאו שלמרות שהמתג הגנטי שיבש את יכולות הזיהום של הטפיל, הצמיחה וההתרבות הרגילים של היתושים נותרו ללא שינוי. יתושים הנושאים את הווריאנט החדש שהוכנס Q224 הציגו כושר דומה לאלה עם חומצת האמינו המקורית L224, הישג מפתח מכיוון שחלבון FREP1 ממלא תפקיד חשוב בביולוגיה של היתוש, הנפרד מתפקידו בניצול על ידי טפילים אלריה.
בדומה להנעה גנים, החוקרים יצרו טכניקה לצאצאי יתושים כדי לרשת גנטית את האלל Q224 ולהפיץ אותו בכל אוכלוסיותיהם, ועצירה את העברת טפילי המלריה. "כונן אללים" חדש זה עוקב אחר מערכת דומה להנדסה שהמהנה לאחרונה במעבדת Bier, שהופכת גנטית את עמידות קוטלי החרקים במזיקי יבול.
"במחקר הקודם, יצרנו דחף עצמאי שממיר אוכלוסייה של זבובי פרי מלהיות עמיד בפני קוטלי חרקים חזרה למצבו המופעל על קוטלי חרקים. ואז הקסטה הגנטית הזו פשוט נעלמת, והותירה רק אוכלוסיית חרקים מבולבלת מחדש", אמר ביייר. "מערכת כונן פנטום דומה יכולה להמיר אוכלוסיות יתושים לנשיאת גרסת FREP1Q העמידה בפני טפיל."
בעוד שהחוקרים הדגימו את היעילות של מתג L224-Q224, הם עדיין לא מבינים במלואם מַדוּעַ שינוי זה עובד כל כך ביעילות. מחקרים מתמשכים כיצד חומצת האמינו Q224 חוסמת את מסלול המעבר של הזיהום של הטפיל.
דימופולוס אמר כי "פריצת דרך זו היא תוצאה של עבודת צוות וחדשנות חלקה בין מוסדות". "יחד, ריתנו את הכלים הגנטיים של הטבע כדי להפוך יתושים לבעלות ברית נגד מלריה."
