các nhà khoa học làm thế nào để ngăn chặn bệnh sốt rét : bằng cách làm cho muỗi tự hủy diệt

thế giới đã có một bước tiến lớn trong việc ngăn chặn bệnh sốt rét

, Một hình ảnh qua kính hiển vi điện tử được quét màu giả của loài muỗi Anopheles gambiae. (Nguồn Khoa học qua Thời báo New York)

.

    Các nhà khoa học dự tính rằng bệnh sốt rét có thể bị loại bỏ trong vòng hai thập kỷ nếu phương pháp này thành công như các kết quả xét nghiệm trong phòng thí nghiệm đã chỉ ra .

Sốt rét là một trong những tai họa tồi tệ nhất trên thế giới. trong năm 2016 , căn bệnh này được gây ra bởi một kí sinh trùng và lây truyền qua muỗi đã lây nhiễm cho 194 triệu người ở châu phi và gây ra 445.000 ca tử vong .Nhưng các nhà sinh vật học hiện nay đã phát triển một phương pháp điều khiển di truyền muỗi khiến cho toàn bộ quần thể côn trùng này tự hủy diệt . kỹ thuật này đã chứng tỏ thành công của các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm mà các tác giả của nó dự tính rằng bệnh sốt rét có thể bị loại bỏ  trong vòng hai thập kỷ .Một nhóm nghiên cứu do andrea crisanti , một nhà sinh vật học tại trường đại học imperial luân đôn ,đã thay đổi một bộ gen làm gián đoạn sự phát triển sinh dục của muỗi . những con cái sẽ bị vô sinh , những con đực vẫncó thể truyền gen suy nhược đến một số lượng con cháu ngày càng suy giảm .crisanti nhận thấy rằng quần thể muỗi được thí nghiệm có thể dẫn đến tuyệt chủng trong vòng 11 thế hệ , ông và các đồng nghiệp đã báo cáo trong tạp chí nature biotechnology hôm thứ hai . các quần thể hoang dã có thể sụp đổ trong khoảng 4 năm dựa theo mô hình trên máy tính . 

 Kỹ thuật này liên quan đến việc trang bị cho muỗi một ổ gen, một cơ chế di truyền cấy một gen được lựa chọn cho vào tất cả các con cháu của sinh vật ( thông thường , sinh sản hữu tính sẽ truyền gen này chỉ đến một nửa đời con cháu ) các gen được thực hiện bởi một ổ gen có thể lây lan rất nhanh qua một quần thể , khiến cho kĩ thuật này vừa mạnh mẽ vừa có khả năng gây nguy hiểm cho chúng.Những nỗ lực trước đây để giảm khả năng sinh sản của muỗi bằng cách sử dụng công nghệ gene drive ( chuyển gen ) đã thất bại vì các đột biến phát sinh trong các đoạn DNA được các nhà khoa học nhắm vào , những thay đổi cấu trúc bị vô hiệu . những đột biến này bị hổng là do chọn lọc tự nhiên và cho phép muỗi thoát khỏi bẫy di truyền . 

 Crisanti và các đồng nghiệp của ông đã tìm ra cách để nhắm vào một đoạn DNA không bao giờ thay đổi từ con muỗi này sang con khác , có lẽ vì mỗi đơn vị DNA đóng vai trò quan trọng đến mức bất kì đột biến nào cũng sẽ giết chết cơ thể sinh vật . chuỗi DNA  bất biến này tìm thấy trong một gen được gọi là doublesex ;  nó xác định sự phát triển tình dục trong loài muỗi anopheles gambiae , nguyên nhân chính mang đến ký sinh trùng sốt rét ở châu phi .Nhóm nghiên cứu của crisanti đã nghĩ ra một cách để làm gián đoạn gen doublesex được chọn. con cái thừa hưởng nó phát triển các tính năng tình dục mơ hồ ; không thể cắn được , bởi vì chúng có miệng của con đực và bị vô sinh nhưng con đực không bị ảnh hưởng và tiếp tục lan truyền gen gây rối cho đến khi không còn trứng nữa .Trong phòng thí nghiệm khi những con đực có ổ gen doublesex được đặt trong lồng muỗi hoang dã thì quần thể này đã bị tuyệt chủng chỉ trong 7 đến 11 thế hệ . không có đột biến nào có thể tìm thấy trong chuỗi DNA được nhắm mục tiêu  . crisanti nói : “chúng tôi không nói sẽ thành công như cuộc thí nghiệm 100 phầm trăm nhưng nó có vẻ rất hứa hẹn” .Kevin esfelt người nghiên cứu sự tiến hóa của các gene drive ở MIT chỉ ra rằng các khía cạnh sinh học của việc kiểm soát muỗi hiện nay đã gần như được giải quyết . “ với thành tích này các rào cản chính để cứu sống chúng được cho là không còn dựa vào kỹ thuật nhiều nữa mà là xã hội và ngoại giao ” ,ông nói .Bắt đầu đưa một ổ gen đến thiên nhiên hoang dã là một quyết định khó khăn bởi vì , một khi đã thả đi một ổ gen không thể được lấy lại hoặc dễ dàng vô hiệu hóa nếu xảy ra bất cứ điều gì không mong muốn . các nhà khoa học đã tranh luận về những nguy cơ có thể xảy ra của lĩnh vực công nghệ trong nhiều năm và họ muốn đảm bảo công nghệ mới đầy hứa hẹn không gợi lên sự ngờ vực của công chúng quanh các loại thực phẩm biến đổi gen . vào năm 2016 , viện hàn lâm khoa học quốc gia đã kêu gọi thử nghiệm rộng rãi và tham vấn cộng đồng trước bất kỳ ổ gen nào được sản sinh. 

 Lý thuyết về các gene drive ( chuyển gen ) có thể được sử dụng để kiểm soát quần thể sâu bệnh đã được austin burt , một nhà sinh vật học tại trường đại học imperial luân đôn và là đồng tác giả của bài viết đưa ra vào năm 2003 . nhóm nghiên cứu của crisanti đã tiến hành một thí nghiệm lớn hơn với ổ gen doublesex tại một cơ sở ở ý nhưng các thử nghiệm thực địa quy mô nhỏ ở châu phi có khả năng vẫn là tốt nhất nhưng còn phải chờ vài năm nữa . 

 Một chương trình như vậy sẽ kéo theo vài trăm con muỗi mang theo ổ gen trong mỗi làng . ông burt nói , “ chúng tôi sẽ phải đánh vào từng làng, có thể được ít nhất là 1 phần trăm , nếu không có sự chậm trễ về kỹ thuật hoặc vấn đề pháp lý bất ngờ nào dự đoán rằng muỗi truyền nhiễm gen . kết hợp với các tiếp cận khác , có thể loại bỏ bệnh sốt rét ở những vùng quan trọng của châu phi trong 15 năm” .Ước tính đó giúp ta lạc quan hơn . để có thể loại bỏ bệnh sốt rét đòi hỏi một thỏa thuận toàn lục địa vì một ổ gen một khi được phóng thích có thể không bị giới hạn ở một quốc gia duy nhất và các nhà sinh vật học muốn tránh bất kì hậu quả ngoài ý muốn nào . tất cả các phân tích về côn trùng cho đến nay dựa vào gen doublesex để chỉ đạo sự phát triển tình dục của chúng.  nó có thể là thảm họa nếu một ổ gen doublesex thay đổi bằng cách nào đó nhảy từ muỗi sang một loài côn trùng khác, chẳng hạn như ong .Crisanti bác bỏ khả năng đó : mỗi loài côn trùng đều có phiên bản riêng của gen doublesex và vùng bảo tồn cao của gen . ông lưu ý , do đó một ổ gen nhằm vào một loài sẽ không hoạt động trong bất kỳ loài nào khác .vì lí do đó , kỹ thuật này có khả năng nhắm vào một loạt các loài côn trùng độc hại “ các trình tự này có thể là một gót chân ashin hiện diện trong nhiều loài côn trùng gây hại” , nhóm nghiên cứu của crisanti viết trong báo cáo của họ .Elvelt thừa nhận rằng ổ gen mới có thể lây lan sang các loại côn trùng khác nhưng cho biết , nếu có thì vật chủ có khả năng cao sẽ là loài muỗi anopheles khác .

new york times