Menu Close

Zelf muggen maken

Malaria-onderzoekers hebben wilde plannen. Miljarden Afrikaanse muggen willen ze vervangen door genetisch veranderde soortgenoten die resistent zijn gemaakt tegen malaria. De eerste gezonde supermug is er al.

Intermediair, 8 februari 2001

Te zeggen ‘een gewaagd plan’ is eigenlijk nog een understatement. Even goed zou je het idee krankzinnig, of op zijn minst onrealistisch kunnen noemen: miljarden muggen verdrijven uit hun natuurlijke territorium en vervangen door evenzovele genetisch gemanipuleerde soortgenoten. De ‘verbeterde’ muggen zouden zich niet meer lenen als doorgeefluik van een dodelijke ziekteverwekker: Plasmodium falciparum, oftewel de malaria-parasiet.

De onderzoekers, die al meer dan tien jaar werken aan het plan, erkennen zelf doorgaans als eersten dat hun project oogt als een brug te ver: nooit eerder is immers geprobeerd om een in de natuur levende soort volledig te vervangen door een door de mens aangepaste versie. Desondanks gaan ze stug door.

Sinds kort lijkt het ogenschijnlijk fantastische plan bovendien een beetje minder op science fiction: na vele vergeefse pogingen creëerden Amerikaanse onderzoekers een paar maanden geleden voor het eerst een malaria-resistente malariamug.

Verse vliegen

Van alle infectieziekten die de mens bedreigen behoort malaria, met aids, nog altijd tot de absolute top. Jaarlijks treft de ziekte naar schamng een half miljard mensen. Volgens even ruwe schattingen sterft van hen ruim een miljoen, het overgrote deel in Afrika.

De bestrijding van de ziekte wordt ernstig gehinderd, allereerst door een gebrek aan geld, maar steeds meer ook door een gebrek aan werkzame medicijnen. Middelen die lange tijd tegen de ziekte konden worden ingezet, zijn nu nutteloos omdat de parasiet zich heeft aangepast. Pogingen om een vaccin te ontwerpen worden nog steeds ondernomen, maar tot nu liepen ze allemaal uit op een
mislukking.

Dit sombere beeld. meent een internationaal groepje wetenschappers, biedt voldoende reden om op zijn minst óók te wedden op een onorthodoxe methode: niet de mens, maar de mug tegen malaria behandelen.

Het is natuurlijk niet voor het eerst dat de blik op de overbrenger van de ellende wordt gericht. Muggenbestrijding geldt als een machtig wapen, niet alleen tegen malaria, maar ook tegen ziekten als knokkelkoorts en gele koorts. Nog altijd zetten veel landen daarvoor grote hoeveelheden insecticiden in, waaronder DDT. Maar het effect van insecticiden is tanend: muggen raken er resistent tegen.

De gedachte aan het verspreiden van miljoenen ‘bewerkte’ insecten is ook niet nieuw: al in 1937 bedacht de Amerikaanse onderzoeker Edward Knipling een methode om, door het uitzetten van grote hoeveelheden onvruchtbaar gemaakte mannetjes, de schadelijke schroefwormvlieg zichzelf te laten uitsterven. Grote scepsis
was zijn deel. Maar nadat in 1954 op Curaçao een proef zijn gelijk bevestigde, werd in Mexico een fabriek gebouwd die elke week een half miljard verse vliegen radioactief bestraalt. Sindsdien is de vlieg, stukje bij beetje, van het Noord-Amerikaanse continent verdreven.

Maar voor het bestiijden van de belangrijkste malariamug, Anopheles gambiae. is deze ‘steriele-mannetjes-methode’ onbruikbaar. In Afrika zijn veel te veel muggen. daarvalt niet tegenop te kweken. Bovendien ligt Afrika niet geïsoleerd genoeg: vanuit Europa en Azië zouden nieuwe muggenpopulaties het gebied direct weer binnenvallen.

Springende genen

De lawine van kennis over genen en eiwitten geeft onderzoeksgroepen in de Verenigde Staten, Duitsland en Engeland hoop dat zij de schroefwormvlieg-truc met genetisch veranderde muggen kunnen evenaren.

Het gewaagde plan werd gesplitst in drie onderdelen. Ten eerste moesten de onderzoekers genen vinden
die een mug ‘immuun’ zouden maken voor malaria-parasieten. Ten tweede moest er een methode komen om
zulke genen bij muggen in te bouwen; want anders dan bij bijvoorbeeld een fruitvlieg is dat bij deze insecten verre van eenvoudig. Stap drie, het sluitstuk, is voor elkaar krijgen dat de gecreëerde supermuggen massaal de ‘oude’ muggen van hun plaats zullen verdringen.

Dankzij de ontcijfering van tal van erfelijke codes werd bij de eerste stap al een paar jaar geleden voortgang geboekt. Zo isoleerde tropengeneeskundige Joe Vinetz, van de University of Texas, eind 1999 het enzym ‘chitinase’. Dit enzym wordt door de malaria-parasiet uitgescheiden zodra het in de maag van een bloedzuigende mug belandt. Chitinase, de naam zegt het al, is een enzym dat chitine kan afbreken, het harde materiaal dat insecten van buiten, maar ook van binnen beschermt. Dankzij chitinase boort de parasiet zich een weg door
de maagwand, en weet zo het lichaam van de mug binnen te dringen. Met die ontdekking diénde een optie om
de muggen om te bouwen zich aan: wanneer de mug een stof zou gaan maken die het effect van chitinase blokkeert, kan de parasiet de speekselklieren niet bereiken, en dus zich bij eenvolgende maaltijd niet verder
verspreiden.

Stap twee van het masterplan bleek lange tijd weerbarstig. Twintig jaar geleden ontdekten erfelijkheids-onderzoekers al een manier om nieuwe genen in te bouwen bij fruitvliegen; niet voor niets een van hun favoriete proefdieren. Ze gebruikten ‘springende genen’: stukjes DNA die, ook in de natuur; regelmatig spontaan overspringen naar andere chromosomen. Maar wat voor de fruitvlieg zo eenvoudig was, leek voor
muggen maar niet te lukken.

Pas in 2000 kwam de doorbraak. In juni meldden Fotis Kafatos en Andrea Crisanti, van het European Molecular Biology Laboratory in Heidelberg en het Imperial College in Londen, dat zij voor het eerst een malariamug genetisch hadden gemanipuleerd. Ook bij de mug kwam het antwoord toch in de vorm van ‘springende genen’. In augustus ging Anthony James, van de University of California in Irvine, een stapje verder: hij maakte een mug die, direct na de maaltijd, in haar maag een lichtgevend eiwit begon aan te maken.

Het duurde maar een paar maanden voordat alle bouwstenen tezamen leidden tot het langverwachte resultaat. In oktober, tijdens een congres van de American Society of Tropical Medicine and Hygiene in Houston, presenteerde James ‘s werelds eerste anti-malariamug: een mug die dankzij een extra gen dat in het maagsap antistoffen tegen de parasieten maakt, geen malaria meer aan mensen kan doorgeven. Het aantal parasieten in het speeksel van de
mug, zo bleek uit metingen, was door de erfelijke verandering met meer dan een factor duizend afgenomen.

Zijn mug is nog niet geschikt om in Afrika te verspreiden, legde James uit: het experiment was een model, het bewijs dat het kán. De mug in kwestie was niet de Afrikaanse Anopheles gambiae, maar Aedes aegypti, een ver familielid. En de bestreden parasiet was niet Plasmodium falciparum, maar Plasmodium gallinaceum, een verwant die het op kippen in plaats van mensen heeft voorzien.

Hulp van de evolutie

Met deze bewijzen op zak werken de onderzoekers nu driftig aan het prototype van een echt bruikbare mug. De presentatie van de eerste kandidaat-supermuggen, en daarmee de succesvolle afsluiting van de eerste twee stappen van het masterplan, lijkt daarmee hooguit nog een paar maanden te gaan. Daarmee breekt ook het moment aan om de complicaties onder ogen te zien van de derde en laatste stap: het massaal verdringen van natuurlijke muggenpopulaties door muggen met een nieuw ingebouwde anti-malaria-eigenschap. En die complicaties zijn indrukwekkend.

Intermediair, 8 februari 2001

Zo is nog niet duidelijk hoé de verbeterde muggen in grote getale in Afrika kunnen worden verspreid. Fabrieksmatig opkweken en loslaten, zoals met onvruchtbare mannetjes gebeurt, lijkt uitgesloten, gezien de
omvang van de populaties en het gebied.

Optimisten verwachten hulp van natuurlijke evolutie. Malaria-resistente muggen, is de gedachte, zijn ten opzichte van hun gewone soortgenoten licht in het voordeel: ook een mug gedijt niet echt lekker met een lijfje vol parasieten. Hogere overlevingskansen voor verbeterde muggen betekenen dat de nieuwe eigenschap zich vanzelf over de populatie zou verspreiden. In de praktijk gaat die evolutie echter waarschijnlijk te langzaam, het zou vele jaren duren voor elke mug over de nieuwe eigenschap beschikt. Daarom hopen onderzoekers op assistentie van hetzelfde springende gen dat hielp bij het maken van het eerste exemplaar. In de natuur, zo is bekend, kan een
springend gen zich als een lopend vuurtje door een populatie verspreiden. Zo is van één springend gen bekend dat het sinds 195o bijna elke fruitvlieg ter wereld veroverde.

Of zo’n wild springend gen ook voor muggen wordt gevonden, en of het lukt er een anti-malaria-gen aan te hangen, is nog onduidelijk. Even onduidelijk is hoeveel soorten supermuggen uiteindelijk nodig zijn: tot nu toe zijn, naast Anopheles gambiae, zo’n zestig soorten ontdekt die malaria kunnen overbrengen. Veldonderzoek in Afrika suggereert dat dat aantal nog zou kunnen groeien.

Tegenover die potentiële problemen staat dat voor succes in de strijd tegen malaria niet elke mug hoeft te worden verbeterd. Rekenmodellen suggereren dat de epidemie al kan doven wanneer slechts een deel van de muggen wordt bereikt: wanneer te weinig muggen nog willen meewerken, sterft de parasiet geleidelijk uit.

De grootste onzekerheid geldt misschien nog de vraag of de wereld rijp is om miljarden genetisch gemanipuleerde muggen los te laten, zelfs als dat jaarlijks honderdduizenden doden in Afrika zou voorkomen. Het
valt immers moeilijk met absolute zekerheid te voorspellen hoe ver de ingebouwde genen zullen springen, en
wat op de lange termijn de gevolgen zouden kunnen zijn.

Toch werken de onderzoekers onverstoorbaar door aan de voorbereidingen. ‘We bereiden ons voor op de toekomst’, citeerde het blad Biomedical Inquiry de Texaanse entomoloog Greg Lanzaro, ‘óf op veel hoongelach,
wanneer het hele plan met veel gekraak door het ijs zakt’.

Related Posts