يثير البعوض المعدل وراثيا لمكافحة حمى الضنك القلق

بالعربي/ أهم جانب في إطلاق البعوض المعدل وراثيا هو أنه من المعروف أن النظام يعمل على نسخ tTAV ، ولكن حتى الآن لا يعرف ما الذي يقتل البعوض. يجب تحديد السم الذي يقتل البعوض قبل التفكير في إطلاقه في البيئة. هناك ممارسات ذات تقنية منخفضة أكثر فاعلية من الحلول عالية التقنية باهظة الثمن وغير الآمنة أيضًا

يثير البعوض المعدل وراثيا لمكافحة حمى الضنك القلق

البعوض المنهي للسيطرة على حمى الضنك؟

لماذا نستخدم تقنية خطيرة ومكلفة وغير مثبتة في حين أن هناك بدائل آمنة وفعالة وبأسعار معقولة؟

سيتم إطلاق ملايين البعوض المعدّل وراثيًا في قرية صيد الأسماك بولاو كيتام في ضواحي سانغور ، ماليزيا ، كجزء من سلسلة من التجارب الميدانية الدولية لمكافحة حمى الضنك (1). سيتم إجراء التجارب الميدانية في ماليزيا من قبل معهد البحوث الطبية التابع لوزارة الصحة (IMR) بالتعاون مع OXITEC Ltd. ، وهي شركة تكنولوجيا حيوية مشتقة من جامعة أكسفورد في المملكة المتحدة. يجب إجراء هذه الاختبارات منذ الإعلان عن نجاح الاختبارات المعملية التي أجريت تحت إشراف IMR العام الماضي.
حصلت هذه التقنية ، التي طورتها Oxitec ، على جائزة الرواد لعام 2008 في المنتدى الاقتصادي العالمي. يتكون هذا من إطلاق ذكر بعوض الزاعجة المعدلة وراثيا والذي يحمل الجين “القاتل” للتزاوج مع إناث البعوض ، مما قد يتسبب (تقريبًا) في موت كل نسلها. هذا هو أحد أشكال تقنية تعقيم الحشرات (SIT) التي نجحت في الماضي حيث قضت على نواقل الحشرات الأخرى (2). ومع ذلك ، تم إنشاء الذكور العقيمة باستخدام الأشعة السينية وليس باستخدام الهندسة الوراثية.
يعتبر إطلاق الذكور العقيمين “حميدًا بيئيًا” (2) ، حيث تقوم إناث البعوض فقط باللدغ وسحب الدم ونقل الفيروسات المسببة للأمراض ، وليس ذكور البعوض. إذا نجحت اختبارات Pulau Ketam ، فسيتم إطلاق البعوض القاتل للكائنات المعدلة وراثيًا في المدن الكبيرة التي لديها معدل أعلى للإصابة بحمى الضنك (1).
تم الإبلاغ عن أن حمى الضنك هي أسرع الأمراض المنقولة بالنواقل نموًا في العالم ، حيث تؤثر على 55٪ من سكان العالم مع ما يقدر بنحو 100 مليون حالة في أكثر من 100 دولة. أصبح مرض الشيكونغونيا ، وهو مرض شبيه بحمى الضنك وينتقل أيضًا عن طريق بعوضة الزاعجة ، مشكلة خطيرة ، على الأقل في الهند ، حيث تم تسجيل 140 ألف حالة في عام 2007.
تلقت Oxitec بالفعل تصاريح استيراد وتصاريح تنظيمية لإجراء تقييمات محدودة في الولايات المتحدة وفرنسا وماليزيا. بالإضافة إلى ذلك ، فهم يتفاوضون مع المنظمين في البلدان الموبوءة الأخرى مثل الهند. تخشى الجماعات البيئية من أن إطلاق البعوض المعدل وراثيًا يمكن أن يؤثر على النظم البيئية ويسبب مزيدًا من الضرر. لكن للأسف ، هناك عدد قليل جدًا من الدراسات حول المخاطر المحتملة لهذه التقنية.

ما هي حمى الضنك؟

حمى الضنك مرض يسببه فيروس RNA flavivirus وينتقل عن طريق لدغات البعوض. تشمل الأعراض الحمى والصداع والطفح الجلدي وآلام شديدة في العضلات والمفاصل وألم خلف العينين. نادرًا ما تسبب حمى الضنك الموت ، في حين أن حمى الضنك النزفية هي مرض خطير للغاية يسبب الوفاة في حوالي 5 بالمائة من الحالات. تصيب حمى الضنك النزفية معظم الأطفال دون سن 15 عامًا. علاوة على ذلك ، فهو أكثر شيوعًا لدى الأفراد الذين أصيبوا سابقًا بحمى الضنك البسيطة (3).
يحتوي فيروس حمى الضنك على أربعة أنماط مصلية مختلفة ، DEN-1 و DEN-2 و DEN-3 و DEN-4. يوفر الإصابة بأحد أشكال حمى الضنك للشخص المصاب مناعة لهذا النمط المصلي طوال حياته ، ولكن ليس للأنماط المصلية الأخرى. تحدث حالات حمى الضنك بشكل رئيسي في المناطق الحضرية في المناطق الاستوائية. يصاب البشر بحمى الضنك من خلال لدغات بعوضة الزاعجة المصابة. الزاعجة المصرية هي الناقل الرئيسي في معظم المناطق. عندما تلدغ أنثى بعوضة الزاعجة شخصًا مصابًا بحمى الضنك ، يحتضن الفيروس في جسم الحشرة لمدة 8 إلى 11 يومًا ، وبعد ذلك يمكن للبعوضة أن تنقل المرض إلى البشر الآخرين طوال الفترة المتبقية من حياتها (15-65 يومًا) . بمجرد دخول الفيروس إلى جسم الإنسان ، يدور في الدم لمدة يومين إلى سبعة أيام. خلال هذا الوقت يمكن أن ينتقل الفيروس. Aedes albopictusis كانت في الأصل الناقل الرئيسي لحمى الضنك ولا تزال أهم ناقل في آسيا. تم العثور على هذا النوع مؤخرًا في أمريكا الوسطى والولايات المتحدة ؛ أصبح ثاني أهم ناقل. تعيش الزاعجة المصرية بشكل رئيسي في المناطق الحضرية ، أما الزاعجة البيضاء فهي منطقة ريفية. لذلك ، فإن النطاق البيئي للموائل التي يمكن أن يصاب فيها الناس بالعدوى يكون أكبر. البشر هم المستودع الرئيسي لهذا الفيروس (3). تعيش الزاعجة المصرية بشكل رئيسي في المناطق الحضرية ، أما الزاعجة البيضاء فهي منطقة ريفية. لذلك ، فإن النطاق البيئي للموائل التي يمكن أن يصاب فيها الناس بالعدوى يكون أكبر. البشر هم المستودع الرئيسي لهذا الفيروس (3). تعيش الزاعجة المصرية بشكل رئيسي في المناطق الحضرية ، أما الزاعجة البيضاء فهي منطقة ريفية. وبالتالي فإن النطاق البيئي للموائل التي يمكن أن يصاب فيها الناس يكون أكبر. البشر هم المستودع الرئيسي لهذا الفيروس (3).
في السنوات الأخيرة ، انتشرت حمى الضنك على نطاق واسع في أمريكا الشمالية والجنوبية. في المكسيك ، زاد عدد حالات حمى الضنك بنسبة 600٪ بين عامي 2001 و 2007. وفي عام 2007 وحده ، زادت حالات حمى الضنك بنسبة 40٪. انتشر المرض في هاواي وعلى طول الحدود الأمريكية في تكساس. على الرغم من أن تأثير تغير المناخ على الزيادة في حدوث وانتشار حمى الضنك أقل وضوحًا من الزيادة في الملاريا ، فمن المعقول أن نفترض أن الاحتباس الحراري سيؤدي إلى توسيع نطاق الفيروس الذي ينقل المرض (4) . ومع ذلك ، فإن هذا الافتراض موضع نقاش شديد (5).
خطة إبادة البعوض

سيكون قتل البعوض الناقل هو أفضل طريقة للسيطرة على حمى الضنك ، وفقًا لمؤيدي التعديل الوراثي (2). اقترحت كلية ستانفورد للأعمال أن إطلاق ذكور البعوض المعدل وراثيًا يمكن أن يقضي على حمى الضنك والأمراض الأخرى التي ينقلها البعوض في مجتمعات تضم مليون شخص ، على مدار عام. تعمل هذه المدرسة على تعزيز عمل الباحثين من معهد ستانفورد للحوسبة والهندسة الرياضية ، وجامعة أكسفورد وكلية لندن للصحة والطب الاستوائي في المملكة المتحدة. التقنية المستخدمة تسمى “إطلاق الحشرات ذات السيادة المميتة” (RIDL) ، وهو أحد أشكال الـ SIT. إن ذكور البعوض القاتل المهيمن الذي طورته RIDL أكثر جاذبية من الناحية الجنسية لإناث البعوض من الذكور المهيمنة المميتة التي تنتجها الأشعة السينية (2) ، وتسبب موت النسل خلال الفترة الأخيرة من مرحلة اليرقات. وبهذه الطريقة ، فإنه يسمح لليرقات المعدلة وراثيا بالتنافس على الغذاء مع يرقات الحشرات العادية. يتنبأ نموذج التحليل الرياضي للتحكم في أمراض البعوض RIDL باستئصال حمى الضنك في عام واحد. (2.6). يتنبأ نموذج التحليل الرياضي للتحكم في أمراض البعوض RIDL باستئصال حمى الضنك في عام واحد. (2.6). يتنبأ نموذج التحليل الرياضي للتحكم في أمراض البعوض RIDL باستئصال حمى الضنك في عام واحد. (2.6).
لا يمكن الوثوق بتنبؤات النموذج الرياضي بحيث يمكن الاعتماد عليها لمجرد أن الجينات ، وأكثر من ذلك ، فإن العلاقة بين البيئة والطفيلي المضيف لمرض حمى الضنك معقدة وغير مفهومة بشكل جيد. بالإضافة إلى ذلك ، هناك عدوى صامتة وعلنية (5). والأسوأ من ذلك ، أن هذا النموذج الرياضي لا يُظهر شيئًا عن تقنية التعديل الجيني RIDL.
التعديل الجيني لإنتاج RIDL

تم إنشاء سمة RIDL باستخدام الينقولات (*). الينقولات هي عناصر وراثية متحركة. إنها تشبه الفيروسات ، لكنها لا تملك القدرة على تكوين أغلفة فيروسية. تم إنشاء RIDL بواسطة ترانسبوزون piggybac الذي تم عزله في الأصل من ثقافة خلايا طاعون الملفوف ، وقد تم استخدامه على نطاق واسع في الهندسة الوراثية للحشرات. يتم منع التكاثر المستقل لناقل الخنازير للكروموسومات التي تحملها (غير مستقلة) عن طريق استخراج إنزيم transposase الذي يسمح له بالتكاثر والانتقال بين كروموسومات الخلايا التي يصيبها (ولكن هذه ليست طريقة آمنة ، انظر أدناه).
تم دمج جين لبروتين “علامة” الفلورسنت الأحمر في البعوضة المعدلة وراثيا ليتم إطلاقها بحيث يمكن التعرف عليها بسهولة. ومع ذلك ، فإن الجين الرئيسي الذي يمنح السمة القاتلة السائدة هو tTAV ، الذي يشفر بروتين مثبط منشط للنسخ التتراسيلين ، بدأه محفز tetO لجين بروتين ذبابة الفاكهة “الصدمة الحرارية”. في وجود التتراسيكلين ، يربط tTAV التتراسيكلين والمركب لا يربط tetO ، لذلك لا يوجد تعبير مستمر عن tTAV.
في حالة عدم وجود التتراسيكلين ، هناك ردود فعل إيجابية حيث يرتبط tTAV بـ tetO ، مما يؤدي إلى زيادة التعبير عن tTAV. يعتبر الإفراط في إنتاج مادة tTAV سامًا ويقتل الحشرة. ومع ذلك ، لا يُعرف سبب كون الإفراط في استخدام tTAV قاتلًا.
باختصار ، RIDL هو نظام قاتل يقوم بقمع التتراسيكلين (7) ، وقد تم اقتراح أن فتك منشط النسخ المفرط يرجع إلى التداخل مع بروتينات الانهيار المعتمدة على اليوبيكويتين. في إحدى الدراسات ، لم تموت الفئران المعدلة بجين يمنع النسخ المنشط التتراسيكلين عندما تم تنشيط الجين عن طريق إزالة التتراسيكلين (8).
هل هذه الطريقة آمنة؟

أهم جانب في إطلاق البعوض المعدّل وراثيًا هو أنه من المعروف أن النظام يعمل على نسخ tTAV ، ولكن حتى الآن لم يُعرف ما الذي يقتل البعوض. على الرغم من أن الجين المتماثل الذي يقمع التتراسيكلين لم يُظهر أنه سام للفئران بمجرد تنشيطه ، يجب تحديد السم الذي يقتل البعوض قبل التفكير في إطلاقه في البيئة.

يتمثل الخطر الرئيسي الآخر في نقل الجينات الأفقي من PiggyBac المُدخَل. تم أخذ هذه المشكلة في الاعتبار في تقارير ISIS المقدمة إلى وزارة الزراعة الأمريكية للإفراج عن يرقات العثة الوردية في عام 2001 (9 ، 10) وقد قدمنا ​​دليلًا على أن الناقل المعوق يحتوي على الجين المحول ، حتى عندما يكون نهايته المتكررة تم تصغيره إلى الحد الأدنى ، فقد كان قادرًا على التكاثر والانتشار ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن وظيفة transposase التي تسمح لـ piggyBac بالتحرك يمكن توفيرها بواسطة الينقولات “المساعدة”.
من المحتمل أن تكون هذه الينقولات “المساعدة” موجودة في جميع الجينومات (10) ، بما في ذلك تلك الموجودة في البعوض. السبب الرئيسي لاستخدام الينقولات كناقلات للسيطرة على الحشرات هو على وجه التحديد لأنها يمكن أن تنشر الجينات المحورة بسرعة في مجتمع من خلال وسائل غير مندلية (11) ، على سبيل المثال عن طريق تكرار النسخ والقفز إلى الجينومات ، بما في ذلك تلك الخاصة بالثدييات المضيفة. على الرغم من أن كل ترانسبوزون له إنزيم ترانسبوزيز الخاص به الذي يتعرف على نهايته المتكررة ، إلا أن الإنزيم يمكن أن يتفاعل أيضًا مع نهاية تكرار الينقولات الأخرى وتشير الأدلة إلى وجود “تفاعل واسع بين عائلات الينقولات ذات الصلة ولكن المتميزة” في الجينوم. حقيقية النواة (12) ).
من غير الصدق الادعاء بأن إطلاق ذكور البعوض التي لا تلدغ الناس أو الثدييات الأخرى هي تقنية “حميدة بيئيًا” (2). أولاً ، يجب إنتاج البعوض المعدل وراثياً ، ذكوراً وإناثاً ، بكميات كبيرة في المختبر. من أجل أن تنشر الإناث المعدلة وراثيا ، والتي تحمل أيضًا الجين القاتل السائد بجرعة مزدوجة ، الخط الذي يجب أن تتغذى عليه على حيوانات المختبر مثل الفئران أو الأرانب ، ناهيك عن عمال المختبرات. هذا يعني أنه سيكون هناك العديد من الفرص لنقل الجينات الأفقي. ثانياً ، يجب اختيار الذكور المعدلة وراثياً من الإناث. يتم ذلك عندما تكون خادرة ، في هذه المرحلة يكون الذكور عمومًا أصغر من الإناث ، لكن طريقة الاختيار هذه ليست آمنة بنسبة 100٪. ثالثًا ، اعتماد التتراسيكلين للخطوط المعدلة وراثيًا ليس مطلقًا. في حالة عدم وجود التتراسيكلين ، يعيش 3-4٪ من السلالة المعدلة وراثيا حتى مرحلة البلوغ (2).
من الواضح أنه قد يكون هناك هروب من الجينات المعدلة وراثيا. كما علق هو (10): “هذه الينقولات الاصطناعية هي بالفعل غزاة عدوانية للجينوم ، وإدخالها في الحشرات يعني منحها أجنحة وأجزاء فم حادة حتى تتمكن من الوصول بشكل فعال إلى جميع النباتات والحيوانات وفيروساتها.”
يجب أن نؤكد أن نقل الجينات الأفقي وإعادة التركيب هو المسار الرئيسي لعوامل الأمراض الغريبة.

يمكن تعبئة PiggyBac المُدرج بواسطة ترانسبوزونات piggyBac المنقولة بالفعل بواسطة فيروس Baculovirus (وهو فيروس حشرات أرضي شائع) الذي يصيب خلايا الحشرات. لم يتم تقييم هذا الاحتمال في المختبر. لا يحتوي Baculovirus على ترانسبوزونات PiggyBac فحسب ، بل تم استخدامه أيضًا في العلاج الجيني البشري لأنه قادر على إصابة الخلايا البشرية. لذلك من الغريب أن التنقل والانتقال الأفقي لجينات ناقل piggyBac لم يتم دراسته بشكل كامل على الرغم من أن نشاط الناقل معترف به على نطاق واسع.
تم اكتشاف ترانسبوزون piggyBac في مزارع الخلايا لعثة Trichopulsia ، العامل المسبب لطاعون الملفوف ، حيث تسبب معدلات طفرة عالية في فيروس Baculovirus الذي يصيب الخلايا عن طريق القفز نحو جيناتها (9).
يبلغ حجم piggyBac 2.5 كيلو بايت ويحتوي على 13 نقطة أساس من نهايات التكرار المقلوبة. لها خصوصية للتسلسل الأساسي TTAA (الذي يتم إدخاله فيه) ؛ احتمال حدوث هذا التسلسل هو (0.25) 4 أو 0.4٪ في أي امتداد من الحمض النووي ، حيث يمكن أن يتسبب في حدوث طفرات مُدخلة أو مقاطعة أو تعطيل الجينات أو تنشيط الجينات بشكل غير لائق. تم العثور على هذا الترانسبوسون لاحقًا ليكون نشطًا في مجموعة واسعة من الأنواع ، بما في ذلك ذبابة الفاكهة ذبابة الفاكهة ، بعوضة الحمى الصفراء Aegypti ، ذبابة Ceratitis capitata ، والمضيف الأصلي ، طاعون الملفوف. أظهر ناقل piggyBac ترددات تبديل عالية ، أعلى بكثير من ناقلات الترانسبوزون الأخرى المستخدمة ، مثل البحارة وهيرمار (13).
ينشط PiggyBac أيضًا في خلايا الإنسان والفأر ، وفي الخط الجرثومي للفئران. علاوة على ذلك ، أظهرت النسخة ذات الحد الأدنى من التكرار المتطرف نشاطًا انتقاليًا في الخلايا البشرية أكثر من الإصدارات الأخرى من أنظمة الترانسبوزون مفرطة النشاط – الجمال النائم – المستخدمة على نطاق واسع في دراسات العلاج الجيني (14).
البدائل الحديثة لـ RIDL

توجد بدائل فعالة وبأسعار معقولة لمكافحة البعوض الذي ينقل حمى الضنك وأمراض أخرى. أظهرت مقتطفات من شجرة الجنة Melia azedarach مبيدات اليرقات وتأثيراتها الرادعة على وضع البيض (15). كما أثبتت الزيوت الأساسية من نباتات الموليلا والزيدوري فعاليتها في علاج يرقات البعوض (16). تم استخدام مستخلصات Euphoriaceae ، وخاصة Euphorbia tirucalli ، كمبيدات مثالية لليرقات ضد Aedes aegypti (17).
نظرت دراسة في تايلاند في حاويات المياه حيث تم العثور على خادرة بعوض الزاعجة. تحتوي حاويات المياه الكبيرة على 90٪ من العذارى في المناطق الريفية و 60٪ في المناطق الحضرية. يمكن أن يؤدي تغطية هذه الحاويات الكبيرة ومعالجتها إلى تقليل أعداد البعوض بشكل كبير (18). كانت Bacillus thringiensis israelensis VectorBac فعالة في معالجة حاويات المياه ومكافحة بعوض حمى الضنك في كمبوديا (19). في كوبا ، أكدت الدراسات التي أجريت على المحددات الاجتماعية والبيئية لعنصر الزاعجة المصرية أن أكبر المخاطر لم تكن معالجة المياه المخزنة والمياه في مزهريات للممارسات الدينية. يجب أن تركز الجهود المبذولة للحد من الإصابة بعد ذلك على الممارسات الوقائية (20).
لقد ثبت أن هذه الممارسات منخفضة التقنية أكثر فاعلية من الحلول عالية التقنية باهظة الثمن وغير الآمنة أيضًا.

المصدر/ .ecoportal.net