Pinipigilan ng genetic modification ang pagkalat ng lamok ng malaria

Ang mga lamok ay pumapatay ng mas maraming tao bawat taon kaysa sa iba pang hayop. Noong 2023, ang mga insektong sumisipsip ng dugo ay nahawahan ng tinatayang 263 milyong katao na may malaria, na humahantong sa halos 600,000 pagkamatay, 80% sa kanila ay mga bata.

Ang mga kamakailang pagsisikap na ihinto ang paghahatid ng malaria ay natigil dahil ang mga lamok ay nagkaroon ng resistensya sa mga pamatay-insekto at ang mga parasito na nagdudulot ng malaria ay naging lumalaban sa mga gamot. Ang mga pag-urong na ito ay dinagdagan ng pandemya ng COVID-19, na nagpakumplikado sa patuloy na pagsusumikap sa pagkontrol ng malaria.

Ngayon, ang mga mananaliksik mula sa Unibersidad ng California, San Diego, Johns Hopkins University, UC Berkeley at Unibersidad ng Sao Paulo ay nakabuo ng isang bagong paraan na hinaharangan ng genetically ang kakayahan ng mga lamok na magpadala ng malaria.

Ang mga biologist na sina Zhiqian Li at Ethan Beer ng UC San Diego, at Yuemei Dong at George Dimopoulos ng Johns Hopkins University ay lumikha ng isang CRISPR-based na gene-editing system na nagbabago ng isang molekula sa katawan ng lamok — isang maliit ngunit epektibong pagbabago na humihinto sa paghahatid ng malaria parasite. Ang genetically modified na lamok ay maaari pa ring kumagat ng mga taong nahawahan at kunin ang parasite mula sa kanilang dugo, ngunit hindi na nila ito maipapasa sa ibang tao. Ang bagong sistema ay idinisenyo upang genetically maikalat ang malaria-resistance trait hanggang ang buong populasyon ng mga insektong ito ay hindi na nagdadala ng parasito.

"Ang pagpapalit ng isang amino acid sa isang lamok patungo sa isa pang natural na nagaganap na nakakasagabal sa impeksyon ng malaria parasite - at pagkalat ng kapaki-pakinabang na mutation sa buong populasyon ng lamok - ay isang tunay na tagumpay," sabi ni Bier, isang propesor sa departamento ng cell at developmental biology sa UC San Diego School of Biological Sciences. "Mahirap paniwalaan na ang gayong maliit na pagbabago ay maaaring magkaroon ng napakalaking epekto."

Ang bagong sistema ay gumagamit ng CRISPR-Cas9 bilang "genetic scissors" at gumagabay sa RNA upang makagawa ng isang hiwa sa isang tiyak na rehiyon ng genome ng lamok. Pagkatapos ay pinapalitan nito ang isang hindi gustong amino acid na nagpapadali sa paghahatid ng malaria ng isang kapaki-pakinabang na nakakasagabal sa proseso.

Tina-target ng system ang isang gene na nagko-code para sa isang protina na kilala bilang FREP1. Ang protina na ito ay tumutulong sa mga lamok na bumuo at kumain ng dugo kapag sila ay kumagat. Pinapalitan ng bagong sistema ang amino acid na L224 sa FREP1 ng ibang allele, Q224. Ang mga parasito ay gumagamit ng L224 upang makarating sa mga glandula ng laway ng insekto, kung saan naghahanda silang makahawa sa isang bagong host.

Dimopoulos, isang propesor sa Department of Molecular Microbiology and Immunology at isang miyembro ng Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health's Malaria Research Institute, at ang kanyang lab na sinubok ang mga strain ng Anopheles stephensi mosquitoes, ang pangunahing vector ng malaria sa Asia. Natagpuan nila na ang pagpapalit ng L224 ng Q224 ay epektibong humarang sa dalawang magkaibang uri ng mga parasito ng malaria mula sa pagpasok sa mga glandula ng laway, sa gayon ay napipigilan ang impeksiyon.

"Ang kagandahan ng diskarteng ito ay ang paggamit namin ng natural na allele ng isang gene ng lamok. Sa isang tumpak na pagbabago, ginagawa namin itong isang malakas na kalasag na humaharang sa maraming species ng malaria parasite - at malamang sa iba't ibang populasyon at species ng lamok. Ito ay nagbubukas ng pinto sa madaling ibagay, mga diskarte sa pagkontrol ng sakit sa totoong mundo,"
sabi ni George Dimopoulos.

Sa kasunod na mga pagsusuri, natuklasan ng mga mananaliksik na habang ang pagbabago ng genetiko ay humadlang sa parasito na makahawa sa katawan, ang paglaki at pagpaparami ng lamok ay hindi naapektuhan. Ang mga lamok na may bagong bersyon ng Q224 ay kasing buhay ng mga lamok na may orihinal na L224 amino acid—isang mahalagang tagumpay, dahil may mahalagang papel ang protina ng FREP1 sa biology ng lamok, na independyente sa papel nito sa paghahatid ng malaria.

Katulad ng "gene drive" na sistema, ang mga mananaliksik ay bumuo ng isang paraan na nagpapahintulot sa mga supling ng lamok na magmana ng Q224 allele at ikalat ito sa buong populasyon, sa gayon ay huminto sa paghahatid ng mga parasito ng malaria. Ang bagong "allelic drive" na sistema ay sumusunod sa isang katulad na sistema na binuo kamakailan sa Beer's lab na genetically reverses insecticide resistance sa mga peste sa agrikultura.

"Sa nakaraang pag-aaral na iyon, lumikha kami ng isang self-terminating drive na nagbabalik ng populasyon ng langaw ng prutas mula sa insecticide resistance pabalik sa pagkamaramdamin. Pagkatapos ang genetic cassette element na iyon ay mawawala na lang, na nag-iiwan lamang ng isang 'feral' na populasyon," paliwanag ni Bier. "Ang isang katulad na ghost system ay maaaring mag-convert ng mga populasyon ng lamok upang dalhin ang parasite-resistant na variant na FREP1Q."

Bagama't ipinakita ng mga mananaliksik na ang pagpapalit ng L224 ng Q224 ay epektibo, hindi pa nila lubos na nauunawaan kung bakit epektibong gumagana ang pagbabagong ito. Ang mga karagdagang pag-aaral ay isinasagawa upang matukoy nang eksakto kung paano hinaharangan ng amino acid Q224 ang ruta ng pagpasok ng parasito.

"Ang tagumpay na ito ay resulta ng hindi nagkakamali na pagtutulungan ng magkakasama at pagbabago sa mga institusyong pang-agham," idinagdag ni Dimopoulos. "Sama-sama, ginamit namin ang sariling genetic tool ng kalikasan upang gawing mga kaalyado ang mga lamok sa paglaban sa malaria."

Ang pag-aaral ay nai-publish sa journal Kalikasan.