I ricercatori dell'Imperial College di Londra hanno impiegato una forma di ingegneria genetica simile a un cavallo di Troia in un ambiente di laboratorio per spazzare via una popolazione di zanzare che trasmettono la malaria in meno di 11 generazioni.
Armati di una mutazione di sterilizzazione modificata dal gene CRISPR, i biologi si sono infiltrati in un gruppo di Anopheles gambiae e hanno introdotto la modificazione genetica mortale solo per alcuni degli ignari insetti. Come riferisce Megan Molteni per Wired, la mutazione ha completato il suo insidioso compito tra sette e 11 generazioni, diffondendo rapidamente la sterilità tra la popolazione e segnalando l'ascesa di un potente strumento, sebbene controverso, nella lotta mondiale contro la malaria.
I risultati del team Imperial, recentemente pubblicati su Nature Biotechnology, rappresentano una delle prime implementazioni di successo della tecnica del "gene drive". Le pulsioni genetiche sfidano le leggi della genetica aumentando notevolmente le probabilità che un tratto venga trasmesso alla prole.
Secondo Tina Hesman Saey di Science News, l'impulso genetico dei ricercatori ha lavorato per alterare il gene doublesex delle zanzare. Le femmine che hanno ereditato due copie di questo gene mutato hanno sviluppato antenne e ceppi simili ai maschi, rendendoli incapaci di deporre le uova o di mordere la loro preda. I maschi e le femmine che hanno ereditato una sola copia erano in gran parte non interessati.
Per testare il successo del loro impulso genetico, i biologi hanno riempito due gabbie con una miscela di 300 zanzare femmine, 150 maschi non affetti e 150 maschi geneticamente modificati. In una popolazione in gabbia, il gene alterato si diffuse in tutte le zanzare entro la settima generazione, lasciando l'ottava e ultima generazione incapaci di produrre prole. La seconda popolazione impiegò 11 generazioni per estinguersi allo stesso modo.
In circostanze normali, la prole ha una probabilità del 50% di ereditare il gene dato da un genitore. Se, ad esempio, una zanzara maschio porta un gene alterato, potrebbe trasmetterlo a uno dei suoi due figli. Quindi, il nuovo portatore genetico alterato potrebbe, a sua volta, tramandare il gene a uno dei suoi due figli, e così via. Quando le unità genetiche entrano nel quadro, tuttavia, i geni alterati hanno una probabilità molto maggiore di diffondersi alla prole. La suddetta zanzara maschio potrebbe trasmettere il suo gene modificato ad entrambi i bambini, aumentando anche la probabilità che i suoi lontani discendenti ereditino il gene.
Il team imperiale è stato in grado di bypassare la "resistenza", uno dei principali problemi associati alle pulsioni genetiche, prendendo di mira il gene doublesex, che non tollera le mutazioni. Secondo un comunicato stampa dell'Imperial College, precedenti esperimenti di guida genetica sono stati contrastati da geni che si adattano alle alterazioni indotte dal ricercatore, consentendo loro di funzionare normalmente e resistere all'azionamento.
"Non stiamo dicendo che questo sia al 100% a prova di resistenza", dice l'autore principale Andrea Crisanti al Nicholas Wade del New York Times. "Ma sembra molto promettente."
La replica dei risultati dello studio in natura potrebbe aiutare gli scienziati a combattere la malaria, una malattia che dilaga in tutto il continente africano. L'Organizzazione Mondiale della Sanità afferma che nel 2016 sono stati registrati in tutto il mondo 216 milioni di casi (con un bilancio delle vittime di 445.000).
Tuttavia, la tecnologia presenta rischi significativi: una volta che un'unità genetica viene rilasciata in natura, non può essere semplicemente richiamata. E, osserva Wade, gli effetti probabilmente non possono essere contenuti in un singolo paese, il che significa che le popolazioni di insetti globali potrebbero affrontare effetti collaterali indesiderati.
La biologa Ricarda Steinbrecher dice a Rob Stein della NPR che l'eradicazione di un'intera specie potrebbe portare a crash dell'ecosistema o alla comparsa di altri gruppi di insetti potenzialmente dannosi. Jim Thomas, direttore esecutivo del gruppo ETC incentrato sulla tecnologia, aggiunge che l'industria della difesa potrebbe persino trasformare le pulsioni genetiche in armi da guerra che diffondono sostanze "tossiche" tra le popolazioni.
Prima di poter affrontare queste preoccupazioni, i ricercatori dovranno dedicare diversi anni a perfezionare la tecnologia. Come riporta BBC News, il prossimo passo degli scienziati sarà testare la loro tecnica su popolazioni più grandi ospitate in ambienti meno artificiali.
L'eradicazione mondiale delle zanzare che trasmettono la malaria può rimanere un obiettivo relativamente distante, ma Kevin Esvelt, un biologo del Massachusetts Institute of Technology che non è stato coinvolto nello studio, dice al Wade del New York Times che l'avanzamento delle tecniche di guida genica potrebbe essere la chiave — Nonostante i potenziali rischi associati alla tecnologia.
Esvelt conclude: "Il noto danno della malaria supera di gran lunga ogni possibile effetto collaterale ecologico che è stato postulato fino ad oggi, anche se tutti si sono verificati contemporaneamente".
