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Landwirte versuchen, einen leistungsstarken Gene Drive einzusetzen
Eine Technologie, die wegen ihres Potenzials als Biowaffe gefürchtet ist, weckt das Interesse von Landwirten als Mittel zur Bekämpfung von Schädlingen. 12. Dezember 2017
Mit freundlicher Genehmigung von Omar Akbari
Seit sie 2008 zum ersten Mal in Nordkalifornien auftauchte, ist die gefleckte Drosophila, eine in Asien beheimatete Fruchtfliegenart, wegen des rasiermesserscharfen Ovipositors an ihrem Schwanz zum Fluch der Kirschfarmen des Staates geworden.
Anstatt Eier in verrottende Beeren zu legen, wie es heimische Fliegen tun, bohrt die invasive Art Löcher in noch reifende Früchte und verdirbt sie. Die Kosten für die US-Landwirtschaft: etwa 700 Millionen Dollar pro Jahr.
Kaliforniens Kirschzüchter glauben, dass sie eine Möglichkeit haben, die Fliegen billig loszuwerden. Dabei setzen sie auf eine von Genetikern entwickelte Technologie: einen Gene Drive, der DNA-Veränderungen unter Wildfliegen verbreiten und sie möglicherweise töten kann.
Die Gene-Drive-Technologie gehört zu den am meisten diskutierten – und gefürchtetsten – Erfindungen der modernen Biologie. Gegner nennen es eine genetische Atombombe und wollen es verbieten. Andere sehen die Möglichkeit beispielloser Interventionen im Bereich der öffentlichen Gesundheit, wie die Ausrottung der Moskitos, die Malaria verbreiten.
Jetzt liegt erstmals eine kommerzielle Nutzung auf dem Tisch. Mit finanzieller Unterstützung des California Cherry Board haben Wissenschaftler der University of California, Riverside, einen Gene Drive in dem invasiven Schädling installiert, das erste Mal, dass die Technologie bei einer kommerziell wichtigen Art etabliert wurde.
Die Larve einer Fruchtfliege leuchtet rot. Die fluoreszierende Markierung signalisiert, dass es einen Gene Drive oder ein egoistisches genetisches Element von seiner Mutter geerbt hat. MIT FREUNDLICHER GENEHMIGUNG VON OMAR AKBARI
Zusätzlich zu diesen Bemühungen, die auf das Labor beschränkt bleiben, verfolgen zwei Spinout-Unternehmen der University of California, San Diego, auch die kommerzielle Nutzung von Gene Drives. Einer, Agragene, beabsichtigt auch, Pflanzen und Insekten zu verändern. Sein Schwesterunternehmen, Synbal , möchte die Technologie als schnellen Weg nutzen, um Labormäuse und möglicherweise Hunde zu entwickeln.
Es geht darum, Gene in jedem Organismus, den man modifiziert, unter präziser Kontrolle zu haben, sagt David Webb, amtierender CEO beider UCSD-Spinout-Unternehmen, von denen keines Kapital aufgebracht hat.
Ein Gene Drive funktioniert über ein sogenanntes egoistisches Gen, das in der Lage ist, sich selbst zu replizieren und von den meisten Nachkommen eines Tieres vererbt zu werden und nicht wie üblich nur von der Hälfte. Der Effekt wird als Super-Mendelsche Vererbung bezeichnet .
Das Problem ist, dass die Veränderung von Wildtieren komplexe ethische und regulatorische Fragen aufwirft. Einige Wissenschaftler befürchten, dass Gene Drives Amok laufen könnten – sagen wir, wenn Versuchstiere entkommen und Veränderungen in der Wildnis verbreiten. Das Broad Institute of MIT and Harvard hat Gene Drives sogar zu einer Liste von Anwendungen von Gen-Editing-Technologien hinzugefügt, von denen es glaubt, dass Unternehmen sie nicht verfolgen sollten.
Darüber hinaus wird jede Verwendung einer so leistungsstarken Technologie streng reguliert. Solche Hindernisse erklären, warum die meisten Gene-Drive-Gelder entweder von Philanthropen oder vom Militär stammen. Die Gates Foundation hat mehr als 75 Millionen US-Dollar bereitgestellt, um selbstzerstörende Malariamücken zu entwickeln, die ihrer Meinung nach erforderlich sein könnten, um diese Krankheit in Afrika auszurotten. In diesem Jahr begann die US-Militärforschungsagentur DARPA, einen ähnlichen Betrag für die Entwicklung auszugeben Gegenmittel gegen Gene Drives , sollten sie als Waffe eingesetzt werden.
Das California Cherry Board, das Züchter vertritt, will nur die Fliegen loswerden. Als die Schädlinge vor einem Jahrzehnt auftauchten, begannen die Plantagen, Insektizide namens Pyrethroide mit Handelsnamen wie Mustang Maxx und Warrior zu versprühen.
Omar Akbari. Mit freundlicher Genehmigung von Omar Akbari
Dies ist im Grunde die stärkste Chemikalie, die es gibt, sagt Nick Matteis, ein leitender Angestellter der Erzeugerorganisation. Die Sprays töten die Fliegen und so ziemlich jedes andere Insekt, einschließlich Bienen. Wenn Sie nicht sprühen müssten, ist das eine große Sache, sagt er.
Für die Kirschzüchter sieht ein Gene Drive wie ein Präzisionswerkzeug aus, das eine Art unter Tausenden eliminieren könnte. Im Jahr 2013 begann die Organisation mit der Finanzierung der Entwicklung der Technologie und gab etwa 100.000 US-Dollar pro Jahr oder etwa ein Drittel ihres Forschungsbudgets aus, um den Riverside-Professor Omar Akbari dazu zu bringen, einen Gene Drive in das Genom dieser Fliege zu installieren.
Aus ihrer Sicht ist es viel Geld, aber aus unserer Sicht reicht es nur für ein Gehalt und ein paar Experimente, sagt Akbari, Experte für Insektengenetik und einer der Teilnehmer des DARPA-Programms.
Trotzdem hatte Akbari im Juli Erfolg mit dem Gene Drive. Seine Technologie, Medea genannt, nach der griechischen Zauberin, die ihre Kinder ermordete, verbreitete sich bei Experimenten in Laborkäfigen auf 100 Prozent der Fliegen, sagt er.
Der nächste Schritt besteht darin, zu bestimmen, welche genetische Fracht an das egoistische Gen angehängt werden soll. Fliegenweibchen überleben den Winter, weil ihr Körper Kryoprotektiva herstellt. Das Hinzufügen eines Gens zum Blockieren dieser Chemikalien könnte dazu führen, dass die Fliegen einfrieren. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Legeapparat der Käfer genetisch zu verändern, sodass sie ihr Verhalten ändern.
Wenn Sie dieses Messer loswerden oder es stumpf machen würden, würden sie, anstatt reife Kirschen zu stechen, ihre Eier in verrottende Früchte legen, wie normale Fliegen, sagt Akbari. Die Fliegen würden noch existieren, aber sie wären keine Ernteschädlinge mehr.
Die Menschen befürchten, dass Gene Drives nicht mehr aufzuhalten sind, sobald sie freigesetzt werden. Tatsächlich verfügen Wissenschaftler über eine Vielzahl von Tricks, um sie unter Kontrolle zu halten. In Akbaris Fall benötigt sein Medea-System eine große Anzahl von Insekten, damit die Kettenreaktion beginnt – mindestens Tausende. Das bedeutet, dass ein paar Fliegen, die irgendwo anders in einer Kirschkiste per Anhalter mitfahren, die Fahrt wahrscheinlich nicht versehentlich verbreiten würden.
Das California Cherry Board sagt, es sei jetzt bereit, größere Laborstudien zu finanzieren. Um sie zu bezahlen und schließlich die Genehmigung für den Einsatz eines Gene Drive zu erhalten, plant die Bauerngruppe, Gelder von anderen Obstbauern zu sammeln, um eine gemeinnützige Körperschaft zu finanzieren. Das Unternehmen hätte als Teil seiner Satzung die Verpflichtung, seine technischen Pläne und Finanzen offen zu halten.
Wir werden eine Einheit gründen, die im Wesentlichen im Treuhandgeschäft tätig ist, sagt Tom Turpen, ein Berater, der die Landwirte bei der Gründung des neuen Unternehmens berät. Sonst würden GVO-Gegner wahrscheinlich eine lähmende öffentliche Debatte anzetteln.
Matteis, Vorstandsvorsitzender von Cherry, schätzt, dass es fünf Jahre dauern könnte, bis ein Gene Drive genehmigt und einsatzbereit ist. Er hofft, dass die Öffentlichkeit den Plan bis dahin unterstützen wird. „Jedes Insekt, das als umweltfreundlich angesehen wird, hätte es viel schwerer“, sagt er. »Aber dieses Insekt ist neu hinzugekommen. Es gäbe weniger Bedenken, den Kreislauf des Lebens zu stören.'