GVO-Fehler: Mücken brüten trotz Kill-Switch-Gen

Ein experimenteller Versuch, die Anzahl der Mücken in einer brasilianischen Stadt durch die Freisetzung gentechnisch veränderter Mücken zu verringern, verlief nicht wie geplant. In der natürlichen Population von Mücken wurden Spuren der mutierten Insekten entdeckt, was eigentlich nie vorkommen sollte.

Die absichtliche Freisetzung von 450,000-transgenen Mücken in Jacobina, Brasilien, hat nach neuen Untersuchungen zu einer unbeabsichtigten genetischen Kontamination der lokalen Mückenpopulation geführt veröffentlicht letzte Woche in Scientific Reports. Das britische Biotech-Unternehmen Oxitec, das das Projekt leitete, versicherte der Öffentlichkeit, dass dies nicht passieren würde. Infolgedessen wirft der Vorfall Bedenken hinsichtlich der Sicherheit dieses und ähnlicher Experimente und unserer offensichtlichen Unfähigkeit auf, die Ergebnisse genau vorherzusagen.

Ziel des Experiments war es, die Ausbreitung von durch Mücken übertragenen Krankheiten wie Gelbfieber, Dengue-Fieber, Chikungunya und Zika in der Region einzudämmen. Zu diesem Zweck wandte sich Oxitec an OX513A - eine proprietäre, transgen modifizierte Version des Aedes aegypti Moskito. Um die mutierte Mücke herzustellen, nahm Oxitec einen aus Kuba stammenden Stamm aus dem Labor und mischte ihn genetisch mit einem Stamm aus Mexiko.

Das Hauptmerkmal dieser biotechnologisch hergestellten Mücken ist ein dominantes tödliches Gen, das (angeblich) zu unfruchtbaren Nachkommen führt, die als F1-Generation bekannt sind. Durch die Freilassung der OX513A-Mücken wollte Oxitec die Mückenpopulation in der Region um 90 Prozent reduzieren und gleichzeitig die genetische Integrität der Zielpopulation nicht beeinträchtigen. Der OX513A-Stamm ist außerdem mit einem fluoreszierenden Protein-Gen ausgestattet, mit dem F1-Nachkommen leicht identifiziert werden können.

Oxitec startete in 2013 und setzte über einen Zeitraum von 27 aufeinanderfolgenden Monaten in Jacobina fast eine halbe Million OX513A-Männchen in die Freiheit. Ein Yale-Forschungsteam unter der Leitung des Ökologen und Evolutionsbiologen Jeffrey Powell verfolgte den Fortschritt dieses Experiments, um festzustellen, ob die neu eingeführten Mücken die Gene der Zielpopulation beeinträchtigten. Trotz der gegenteiligen Zusicherungen von Oxitec haben Powell und seine Kollegen Beweise dafür gefunden, dass genetisches Material von OX513A tatsächlich in die natürliche Bevölkerung gelangt ist.

"Die Behauptung war, dass Gene aus dem Freisetzungsstamm nicht in die allgemeine Bevölkerung gelangen würden, weil Nachkommen sterben würden", sagte Powell, der leitende Autor der neuen Studie, in einem Pressemitteilung. "Das war offensichtlich nicht das, was passiert ist."

Das genetische Material von OX513A, das in die einheimische Spezies eingedrungen ist, stellt für die Bewohner von Jacobina kein bekanntes Gesundheitsrisiko dar, aber es ist das "unerwartete Ergebnis, das betroffen ist", sagte Powell. "Vor allem auf der Grundlage von Laborstudien kann man vorhersagen, wie sich die Freisetzung von transgenen Mücken voraussichtlich auswirken wird. Genetische Untersuchungen, wie wir sie durchgeführt haben, sollten jedoch während und nach solchen Freisetzungen durchgeführt werden, um festzustellen, ob etwas anderes als das vorhergesagte eingetreten ist."

Von Oxitec vor dem Experiment durchgeführte Labortests deuteten darauf hin, dass etwa 3 bis 4 Prozent der F1-Nachkommen bis ins Erwachsenenalter überleben würden. Es wurde jedoch angenommen, dass diese verweilenden Mücken zu schwach sind, um sich zu vermehren und sie unfruchtbar machen. Diese Vorhersagen waren, wie die neue Forschung zeigt, falsch.

Um die Studie durchzuführen, untersuchten Powell und seine Kollegen die Genome der beiden lokalen Aedes aegypti Population und der OX513A-Stamm vor dem Experiment in Jacobina. Die genetische Probenahme wurde sechs, 12 und 27 bis 30 Monate nach der erstmaligen Freisetzung der modifizierten Insekten durchgeführt. Die Forscher fanden "eindeutige Beweise" dafür, dass Teile des Genoms des transgenen Stammes "in die Zielpopulation eingedrungen" sind, schrieben die Autoren in der neuen Studie. Das Projekt führte zu einem „signifikanten Transfer“ von genetischem Material - eine Menge, die die Autoren als „nicht trivial“ bezeichneten. Abhängig von den untersuchten Proben stellten die Forscher fest, dass bei jedem von 10 bis 60 analysierten Prozentsatz der Moskitos mit OX513A befallene Genome vorlagen.

Wie die Forscher in der Studie feststellten, funktionierte das Oxitec-Schema zunächst und führte zu einer dramatischen Reduzierung der Mückenpopulation. Aber an der 18-Monatsmarke begann sich die Bevölkerung zu erholen und kehrte auf fast das Niveau vor der Veröffentlichung zurück. Dem Papier zufolge war dies auf ein Phänomen zurückzuführen, das als "Paarungsdiskriminierung" bekannt ist, bei dem die Weibchen der einheimischen Spezies begannen, die Paarung mit modifizierten Männchen zu vermeiden.

Die neuen Erkenntnisse deuten auch darauf hin, dass einige Mitglieder der F1-Generation nicht wie vorhergesagt geschwächt wurden. Einige Personen waren eindeutig stark genug, um das Erwachsenenalter zu erreichen und sich zu reproduzieren. Die Mücken in Jacobina weisen jetzt genetische Merkmale von drei verschiedenen Mückenpopulationen auf (Kuba, Mexiko und einheimische), was eine potenziell beunruhigende Entwicklung darstellt. In der Natur kann die Vermischung von Merkmalen zwischen verschiedenen Arten manchmal zu einem evolutionären Schub bei einem Phänomen führen, das als „Hybridvitalität“ bekannt ist. In diesem Fall und wie die Forscher in der neuen Studie spekulieren, kann die hinzugefügte genetische Vielfalt zu einem höheren Effekt geführt haben "Robuste" Arten, bestreitet eine Behauptung von Oxitec.

Powell und sein Team testeten die Hybridmücken, um ihre Anfälligkeit für Infektionen durch Zika und Dengue zu bestimmen. Die Forscher stellten "keine signifikanten Unterschiede" fest, wie in der Studie festgestellt wurde, aber "dies ist nur für einen Stamm jedes Virus unter Laborbedingungen" und "unter Feldbedingungen für andere Viren können die Auswirkungen unterschiedlich sein." Es ist auch möglich Dass die Vermischung von genetischen Merkmalen auch völlig neue Eigenschaften mit sich gebracht haben könnte, wie z. B. eine erhöhte Resistenz gegen Insektizide, warnten die Autoren in der neuen Veröffentlichung.

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