Apa itu Gen Drive? Bagaimana Ilmuwan Melawan Nyamuk Mematikan

Apa hewan paling mematikan di dunia? Ini adalah pertanyaan yang mengingatkan singa, harimau, hiu, dan buaya yang menakutkan. Tetapi jawabannya adalah seekor binatang yang panjangnya tidak lebih dari 1 sentimeter.

Beberapa spesies nyamuk, dari ribuan yang menghuni lingkungan yang berbeda, adalah hewan paling mematikan di dunia. Anopheles nyamuk saja, menularkan malaria melalui gigitannya dan setiap tahun menginfeksi lebih dari 200 juta orang, dan bertanggung jawab atas 400.000 kematian per tahun, di mana 70 persennya adalah anak-anak di bawah usia 5 tahun.

Spesies nyamuk lain juga menularkan penyakit - demam berdarah, Nil Barat, dan Zika - melalui gigitan mereka.

Kami adalah ahli genetika di Imperial College di London yang fokus pada nyamuk dan perannya sebagai vektor penyakit. Selama lebih dari 20 tahun, kami telah fokus pada pengembangan nyamuk yang dimanipulasi secara genetik. Itu karena puluhan tahun pengendalian malaria telah mengajarkan kita bahwa strategi paling efektif untuk mencegah malaria adalah mengendalikan nyamuk itu sendiri. Bertahun-tahun penelitian telah mengarah pada pengembangan alat genetik utama dan canggih yang disebut "drive gen." Ketika direkayasa dengan benar, ia dapat menghilangkan populasi nyamuk yang disimpan di dalam kandang di laboratorium.

Lihat juga: Bagaimana Jutaan Nyamuk yang Ditunggangi Parasit yang Dibesarkan oleh Robot Dapat Melawan Zika

Kami Memerangi Penyakit yang Ditularkan Nyamuk Setiap Hari

Hanya nyamuk betina yang menggigit manusia. Mereka minum darah manusia untuk mengumpulkan nutrisi untuk menghasilkan telur mereka. Jika nyamuk betina terinfeksi virus atau parasit, ia akan menularkan infeksi ke orang yang digigit. Kemudian, jika nyamuk yang tidak terinfeksi menggigit manusia yang baru terinfeksi, ia akan mengambil mikroorganisme dan juga akan dapat menyebarkan penyakit kepada orang lain.

Untuk penyakit seperti malaria, yang merupakan ancaman bagi hampir setengah dari populasi dunia, inisiatif kesehatan masyarakat telah menggunakan berbagai metode untuk menargetkan parasit malaria itu sendiri, seperti vaksin dan obat-obatan. Metode lain - termasuk pestisida, pengasapan, kelambu, dan penghilangan habitat nyamuk - berusaha untuk mengurangi kontak dengan, atau jumlah, nyamuk. Tetapi kami percaya bahwa menargetkan nyamuk adalah cara paling efektif untuk mengurangi kasus malaria di seluruh dunia.

Sekarang di Afrika, di mana beban malaria paling tinggi, menyemprot insektisida di dalam ruangan dan tidur di bawah kelambu berinsektisida, adalah cara paling efektif untuk mengurangi penularan malaria dengan cepat. Langkah-langkah kontrol dan intervensi ini telah membantu mengurangi beban malaria secara dramatis di banyak tempat. Sejak 2010 tingkat kematian yang disebabkan oleh malaria telah turun 35 persen di antara anak-anak di bawah usia 5 tahun.

Metode ini, bagaimanapun, tidak berkelanjutan, dan mereka perlu diimplementasikan dalam skala besar untuk mencapai potensi penuh mereka. Ini menjadi jelas antara 2014 dan 2016, yang menandai pertama kalinya sejak 2010 di mana kasus malaria telah meningkat, melanggar tren penurunan yang diamati selama tahun-tahun sebelumnya. Nyamuk sedang mengembangkan resistensi terhadap obat antimalaria dan insektisida, dan kami kehabisan pilihan dan waktu.

Pendekatan Baru

Untuk mencapai pemberantasan malaria, peneliti kesehatan masyarakat harus meningkatkan arsenal kami. Untuk bergerak menuju tujuan ini, kami, lab Crisanti di Imperial College, telah mengerjakan rencana untuk melakukan hal itu.

Baru-baru ini, sebuah teknologi yang disebut CRISPR telah dikembangkan yang memungkinkan para ilmuwan mengedit DNA dengan sangat efisien. Para peneliti di seluruh dunia menggunakan CRISPR untuk memodifikasi DNA nyamuk dengan tujuan menghilangkan penyakit yang ditularkan nyamuk, seperti malaria. Di lab kami, kami telah mengembangkan apa yang mungkin merupakan penggunaan teknologi paling maju yang pernah diusulkan. Ini disebut "penggerak gen." Jenis modifikasi genetik ini memiliki kemampuan untuk menyebarkan sifat pada populasi liar, mengesampingkan hukum klasik hereditas.

DNA yang ditransmisikan dari satu orangtua, dari satu generasi ke generasi berikutnya melalui hukum klasik hereditas, diwarisi oleh hanya setengah dari keturunan setiap generasi. Ini menjaga frekuensi modifikasi genetik atau sifat populasi nyamuk yang sama.

Drive gen diwarisi oleh lebih dari 50 persen keturunan. Ini memberi mereka kemampuan untuk semakin meningkatkan frekuensi sifat pada generasi berikutnya, yang merupakan keunggulan dibandingkan potensi penggunaan nyamuk transgenik lainnya.

Etika Mengubah Populasi Nyamuk Liar

Kami telah merancang dorongan gen yang menargetkan gen kesuburan yang penting untuk perkembangan nyamuk betina. Ketika gen ini terganggu, serangga betina tidak dapat menggigit atau menghasilkan keturunan.

Keuntungan dari drive gen adalah bahwa kita hanya dapat menargetkan Anopheles gambiae spesies - salah satu vektor utama yang membawa penyakit di Afrika sub-Sahara - tanpa mempengaruhi yang tidak.

Ketika kami menguji teknologi kami di lab, kami dapat menyebarkan sifat ini ke 100 persen populasi nyamuk di dalam kandang. Konsekuensi dari menghasilkan nyamuk jantan normal dan betina steril adalah bahwa kami menurunkan populasi menjadi nol dalam waktu enam bulan.

Ini adalah pertama kalinya suatu populasi ditekan menggunakan gen drive, meskipun di lab.

Penggerak gen adalah teknologi genetika yang bergerak cepat dan kuat. Kemampuan untuk mengubah populasi alami tanpa campur tangan manusia terus-menerus, menjadikannya ideal untuk melengkapi alat dan metode saat ini yang digunakan untuk memerangi penyakit menular, dan mengurangi beban ekonomi dan ekologis mereka.

Meskipun penindasan populasi nyamuk yang dikurung di laboratorium adalah pencapaian yang penting, rilis lapangan sebenarnya dari dorongan gen setidaknya satu dekade jauh di masa depan.

Karena mereka dapat menyebar dengan sendirinya, dan di wilayah geografis yang berpotensi besar, teknologi ini menimbulkan potensi masalah etika terkait penggunaannya. Misalnya, siapa yang memutuskan kapan drive gen dilepaskan jika konsensus penuh dari komunitas yang terkena dampaknya tidak tercapai? Masalah-masalah ini banyak diperdebatkan oleh para ilmuwan, ahli etika, regulator dan mereka yang mungkin terpengaruh oleh penggunaan teknologi penggerak gen.

Namun demikian, komunitas ilmiah telah membuat kemajuan besar atas metode potensial untuk melindungi teknologi, termasuk potensi desain yang akan membatasi penyebarannya. Keputusan akhir tentang apakah dorongan gen dapat dilepaskan di alam liar harus dibuat dengan persetujuan dari negara-negara yang terkena dampak dan lebih khusus masyarakat yang hidup dengan penyakit ini setiap hari.

Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation oleh Andrea Crisanti dan Kyros Kyrou. Baca artikel asli di sini.