Osebni arhiv/Revija Zarja

Tako majhen, a tako smrtonosen, bi lahko rekli za komarja, ki velja za najbolj nevarno žival na planetu. Teh je okoli tri tisoč vrst, prenašajo pa različne bolezni, od malarije do rumene mrzlice in različnih virusnih bolezni. Po podatkih Svetovne zdravstvene organizacije vsako leto zaradi bolezni, ki jih prenašajo te komaj nekaj milimetrov velike živali, zboli okoli sedemsto milijonov ljudi. Od tega približno dvesto milijonov za malarijo, kar je za več kot šeststo tisoč ljudi, med njimi je največ otrok, usodno.

Torej ni nenavadno, da znanstveniki iščejo rešitev. Nekaj uspešnih postopkov se za zdaj dogaja še v laboratorijih, a bodo že kmalu lahko potekali tudi v naravnem okolju.

Komarji iz laboratorija. Raziskovalna skupina z londonskega Imperial Collegea, ki jo vodi italijanski znanstvenik dr. Andrea Crisanti, je lani v strokovni reviji Nature Biotechnology objavila članek o prvem uspešnem zatrtju populacije komarjev v laboratoriju s pomočjo genske tehnologije. 

V skupini znanstvenikov je sodeloval tudi študent drugega letnika doktorskega študija Nace Kranjc. Raziskovalni projekt je del ambicioznega načrta pomoči, ki bi ga lahko novi postopki prinesli prebivalstvu v predelih sveta, kjer je umrljivost zaradi malarije še vedno zelo visoka. Med drugim ga finančno podpira fundacija Billa in Melinde Gates. Kranjca smo prosili za pogovor med njegovim obiskov v Ljubljani. Potrudil se je, da nam je znanstveni projekt in svoje delo opisal kar se da poljudno. 

Kako deluje vsiljeni gen. »Leta 2003 je Austin Burt, profesor na Imperial Collegeu v Londonu, prišel do ugotovitve, kako bi lahko s pomočjo genetike in encimov, ki so v naravi, razširili populacijo modificiranih komarjev in na ta način zmanjšali število tistih, ki širijo malarijo. Kar želimo doseči, je, da bi se gensko spremenjeni komar iz laboratorija paril s komarjem iz narave. Po pravilu bi se modificirani gen podedoval pri polovici potomcev, tako kot je to v naravi, ko potomec podeduje polovico lastnosti vsakega starša. Mi pa želimo doseči, in to je bila Austinova ugotovitev, da bi namesto polovice potomcev imela novi gen celotna naslednja populacija komarjev. Torej bodo vsi potomci divjih komarjev in komarjev iz laboratorija imeli to genetsko modifikacijo. Ko pa se bo modificiran gen na ta način razširil in se bosta sparila med seboj dva komarja s spremenjenim genom, bo to naredilo njune potomce neplodne. »To je 'čarovnija', ki lahko zelo hitro zmanjša populacijo komarjev, kar smo že dokazali v laboratorijskih poskusih,« je razložil Kranjc.

A kako doseči, da se gen prenese naprej kar na celotno, ne le polovico populacije? »Tu nastopi genski inženiring,« nadaljuje Kranjc. »V jajčece komarja z iglo pod mikroskopom vstavimo DNK, ki je komarju tuj. Ta ima, kot bi lahko rekli, genetske 'škarje'. Ko se komar razvije iz jajčeca, ima drugačne lastnosti. Postopek se aktivira, ko začne proizvajati spolne celice. V njih se lastnosti preslikajo z enega kromosoma na drugega pri vseh, ne le pri polovici spolnih celic.«

Ta princip je izumil Austin, Kranjčev mentor Crisanti pa je bil prvi, ki je ustvaril transgenega komarja. 

Ko je bil vzgojen prvi transgeni komar, je bilo treba doseči, da bi se njegov vsiljeni gen lahko prenašal naprej tudi v naravi. »To je zelo pomembno, saj se komarji na prostem morda ne bi hoteli pariti z gensko spremenjenim, če bi ugotovili, da je drugačen. Izgubili bi vse, kar smo prej naredili.«

Doseči je bilo treba še naslednji korak, da se med seboj parijo tudi tisti komarji, ki imajo vstavljeni gen, vendar bodo pozneje neplodni njihovi potomci. Tako bo populacija začela strmo upadati. Če bi v naravo spustili samo neplodne komarje, ne bi dosegli enakega učinka.

Znanstveniki iščejo še druge načine za preprečevanje širjenja malarije. »Eden od njih je, da namesto zgoraj opisanega postopka za spreminjanje plodnosti samic določijo gen, ki je nujno potreben za prenašanje mikroorganizma, povzročitelja malarije.« Z njim bi ustvarili generacijo komarjev, ki ga ne bodo sposobni prenašati. S tem se ukvarja druga znanstvena skupina, pojasni Kranjc. Znanstveniki se zavedajo, da en način ne bo enako učinkovit kot različni pristopi k težavi. 

Iztok Dimic

Desetletje do izpusta v naravo. Kako daleč je še do takrat, ko bodo modificirani komarji poleteli v naravo? »Z našo študijo smo prvič dokazali, da lahko laboratorijsko populacijo z genetsko modifikacijo popolnoma zatremo. V kletko smo izpustili spremenjene komarje in v vsaki naslednji generaciji opazovali, koliko spremenjenih komarjev imamo v kletki. Po predvidevanjih je celotna populacija komarjev odmrla po nekaj generacijah in se ni več razmnoževala naprej.« Še vedno pa lahko gre marsikaj narobe. Naslednji korak bo prestavitev eksperimenta v večje kletke. Spet se lahko zgodi nepredvidljivo, a kljub temu smo korak bližje naravnim razmeram. Do prvih izpustov v naravo bo najbrž minilo še desetletje. 

Pred izpustom komarjev v naravi je treba opraviti še veliko različnih postopkov, zadostiti kriterijem varnosti, ekologiji in drugim formalnostim. Komarji ne poznajo meja in uskladiti je treba še odločanje v državah in lokalnih skupnostih. To pa ne poteka brez težav in pomislekov. Ker gre za gensko spremenjene komarje, se mnogi sprašujejo, kako bo to vplivalo na ribe, ki se hranijo z ličinkami komarjev, kar lahko povzroči odpor lokalnih skupnosti. 

Kranjc je eden tistih članov ekipe, ki računalniško obdeluje podatke. »Predvsem analiziram podatke in opazujem, kaj se zgodi, ko molekularne škarje prestrižejo vsiljeni člen. Druga moja naloga pa je, da iščem, kje bodo te še bolj učinkovite v genomu komarja. Preprečiti moramo namreč tudi zavračanje dodanega gena.« 

Postopki, ki jih opisuje Kranjc, zagotovo vsakemu znanstveniku sprožajo veliko etičnih vprašanj. Ta se pojavljajo ves čas, ob delu in zunaj laboratorija. Kot pravi, ni razloga za strah, če upoštevamo visoke etične standarde in metode dobro preverimo, kar je tudi drugače naloga vsakega znanstvenika.

Več v reviji Zarja/Jana št. 28, 9. 7. 2019.