De eerste genetisch gemodificeerde muggen in de open lucht hebben de vlucht genomen

De eerste genetisch gemodificeerde muggen die in de Verenigde Staten vrij buiten mogen vliegen, hebben de leeftijd bereikt om te paren in de Florida Keys.

In een test van biotechbedrijf Oxitec’s genetisch gemodificeerde mannelijke muggen voor ongediertebestrijding, deze Aedes aegypti begon te groeien van kleine eieren die eind april in zeshoekige dozen ter grootte van een broodrooster op privéterreinen in de voorsteden lagen. Op 12 mei bevestigden experimentele monitoren dat mannetjes volwassen genoeg waren om op eigen kracht weg te vliegen om Amerikaanse vrouwelijke muggen het hoofd te bieden.

Dit kortlopende experiment in Florida markeert de eerste buitentest in de Verenigde Staten van een stam van mannelijke genetisch gemodificeerde muggen als een zeer gerichte strategie voor ongediertebestrijding. Deze soort is ontwikkeld om de lokale populaties te verkleinen Ae. aegypti, een muggensoort die dengue en Zika verspreidt (SN: 29-7-16). Dat zou kunnen gebeuren nu de gg-muggen de paarleeftijd hebben bereikt, omdat hun genetica hen zulke vreselijke keuzes maakt als vaders.

De muggen die nu in Florida met opvallend mannelijke (extra donzige) antennes zwaaien, dragen genetische add-ons die de ontwikkeling bij vrouwtjes blokkeren. Geen enkele vrouwelijke larve zou in het wild tot volwassenheid mogen overleven, zegt moleculair bioloog Nathan Rose, Oxitec’s hoofd van regelgevende zaken. De helft van de vrijgelaten zonen van de mannetjes zal echter de eigenschap van vaders om dochters te doden dragen. De zonen van de slechte vaders kunnen een nieuwe generatie vrouwen misleiden tot onverstandige paringsbeslissingen en gedoemde dochters (SN: 8-1-09).

De eigenschap is echter niet ontworpen om lang mee te gaan in de muggen in een gebied. De genetica volgt gewoon dezelfde oude regels van natuurlijke overerving die muggen en mensen volgen: eigenschappen gaan over op sommige nakomelingen en niet op andere. Slechts de zonen van een halve slechte vader zullen de eigenschap hebben om dochters te doden. De anderen zullen normale muggenfamilies verwekken.

Ingestelde versies van levende muggenbestrijding in Florida worden al geruime tijd zowel verheerlijkt als verwoest in levendige gemeenschapsbijeenkomsten (SN: 22-08-20). Maar nu is het echt. “Ik weet zeker dat je begrijpt waarom we zo opgewonden zijn”, zei Andrea Leal, uitvoerend directeur van het Florida Keys Mosquito Control District, tijdens de (virtuele) start van de muggenproef op 29 april.

Het debat over deze transgene Ae. aegypti muggen hebben zo lang geduurd dat Oxitec zijn originele, meer verwende versie heeft geüpgraded met een die in wezen plug-and-play is. De nieuwere soort, genaamd OX5034, heeft niet langer een broedkolonie nodig met zijn (bijtende) vrouwtjes en antibiotica binnen handbereik van het vrijlatingsgebied om verse mannetjes te produceren.

In plaats daarvan kan Oxitec eieren in een fase van opgeschorte ontwikkeling verschepen vanuit zijn thuisbasis in Abingdon, Engeland, naar welke locatie ter wereld, hightech of niet, ze wil inzetten. Brazilië heeft deze OX5034-stam al getest en het regelgevingsproces doorlopen om Oxitec toe te staan ​​het daar te verkopen.

De doelwitten voor deze potentiële levende ongediertebestrijders zullen gewoon hun eigen soort zijn. Ze vertegenwoordigen slechts ongeveer 4 procent van de gecombineerde populaties van de ongeveer 45 muggensoorten die rond de Keys jammeren. Andere soorten worden vervelend, en een meer recente indringer, Ae. albopictus, kan tot op zekere hoogte ook dengue en Zika verspreiden. Toch geeft Leal zowat alle huidige ziekten bij de mens die door muggen in de Keys worden verspreid, inclusief de uitbraak van vorig jaar, de schuld aan Ae. aegypti.

Het is een van de top drie muggen ter wereld wat betreft het aantal ziektes dat het kan verspreiden, zegt Don Yee, een aquatisch ecoloog aan de University of Southern Mississippi in Hattiesburg, die muggen bestudeert (SN: 31-3-21). Zijn laboratorium heeft minstens drie dozijn menselijke ziekteverwekkers, waaronder enkele virussen en wormen, aan elkaar gekoppeld Ae. aegypti. Hoewel de meeste muggen buiten in de vegetatie op de loer liggen, houdt deze van de mensheid. In de tropen “rusten de volwassenen letterlijk op de muren of het plafond”, zegt hij. “Ze hangen rond in de badkamer.” De soort bijt mensen voor meer dan de helft van zijn bloedmaaltijden.

In een langlopend gevecht met dit beest voegde het personeel in Florida eind april water toe aan dozen met verzonden eieren en zette ze uit bij geselecteerde privé-eigendommen in de voorsteden op Vaca, Cudjoe en Ramrod Keys. Andere plekken, zonder toegevoegde muggen, zullen als controles worden bekeken. Alle locaties werden gedeeltelijk gekozen omdat in Amerika uitgekomen vrouwtjes van dezelfde soort er al waren om uitgelokt te worden, zegt Rose.

Mannetjes komen meestal niet uit hun kist in een grijze wolk, maar komen sporadisch tevoorschijn, een paar tegelijk. Als alles goed gaat in deze voorlopige test, zullen er in totaal 12.000 gg-muggen in totaal 12 weken lang elke week de lucht in vliegen.

In naburige huishoudens zullen muggenvallen worden geplaatst om in de gaten te houden hoe ver de Oxitec gg-mannetjes van de kweekboxen vliegen. Dat zijn gegevens die de Amerikaanse Environmental Protection Agency wil zien. Gebaseerd op afstandstests elders, zou 50 meter de mediaan kunnen zijn, schat Rose.

De afstand is belangrijk omdat ongediertebestrijders de vrij rondvliegende gg-muggen uit de buurt van bronnen van het antibioticum tetracycline buitenshuis willen houden. Dat is de stof die de genetische ingenieurs gebruiken als een uit-schakelaar voor het zelfvernietigingsmechanisme bij vrouwelijke larven. Opfokfaciliteiten leveren het antibioticum aan larven, schakelen de dodelijke genetica uit en laten vrouwtjes overleven in een laboratorium om eieren te leggen voor de volgende generatie.

Als gg-mannetjes die in Florida zijn losgelaten toevallig broeden met een vrouwtje dat eieren legt in een plas water met de juiste concentratie tetracycline, zouden dochters die de overschakeling hebben geërfd tot volwassenheid kunnen overleven als bijter en fokker. De belangrijkste mogelijke bronnen in de Keys zijn rioolwaterzuiveringsinstallaties, zegt Rose. De testontwerpers zeggen dat ze sites ver weg van hen hebben geselecteerd.

Na de afstandstests beginnen grotere releases nog steeds te kijken naar hoe goed de mannetjes het doen en of het aantal plagen afneemt. In totaal zouden tot 20 miljoen Oxitec-muggen kunnen worden vrijgelaten tijdens tests die in de herfst lopen.

Ondanks enkele spraakmakende protesten was het niet moeilijk om mensen te vinden om de dozen te hosten, zegt Rose. “We waren overtekend.” Bij openbare hoorzittingen juichen de critici van het project doorgaans de fans toe. Maar er is ook ondersteuning. In een niet-bindend referendum uit 2016 over het gebruik van genetisch gemodificeerde muggen, stemden 31 van de 33 wijken in Monroe County, die de Keys omvat, ja voor de testversie. Twintig van die overwinningen waren echter competitief en bereikten geen 60 procent.

De vrijgelaten mannetjes vertrouwen op een live-zonen / dode-dochters-strategie. Dat is een verandering ten opzichte van de eerdere soort Oxitec-muggen. Die mannetjes saboteerden alle nakomelingen, ongeacht het geslacht. De verandering kwam tijdens het genetische herontwerp dat een strategie voor het verzenden van eieren mogelijk maakt. Overlevende zonen betekenen echter dat de niet-ontwikkelde genen in de nieuwe Oxitec-soort zich meer in de Florida-populatie kunnen mengen dan in de originele versie.

Die ingemengde genen uit de test zijn dat wel “Onwaarschijnlijk” om de krachten van de muggen in Florida te versterken om ziekten te verspreiden, schreven onderzoekers van de EPA en de Amerikaanse Centers for Disease Control and Prevention in een memorandum van 1 mei 2020. Naast muggenetica zijn veel factoren van invloed op hoe een ziekte zich verspreidt, merkten de recensenten op. Oxitec zal toezicht houden op het mengen.

Er kan op zijn minst één voordeel zijn aan het mixen, zegt Rose. De labkolonies hebben weinig weerstand tegen enkele veel voorkomende pesticiden zoals permethrine die de Floridische muggen nauwelijks lijken op te merken.

Bestrijdingsmiddelenresistentie in de Keys is wat de interesse in gg-technieken enorm drijft, zegt chemicus Phil Goodman, voorzitter van de raad van commissarissen van het plaatselijke district voor muggenbestrijding. Tijdens de uitbraak van dengue in 2009 en 2010, de eerste in decennia, ontdekte het district dat het sproeiprogramma vrijwel geen effect had op Ae. aegypti. Met enige heroverweging van de chemicaliën van het programma, kan het controledistrict nu tot 50 procent van de muggen van deze soort in een behandeld gebied uitroeien. Dat is op zijn best geen geweldige controle. Wanneer het slechte weer dagen achter elkaar tussenbeide komt, komen de muggen terug, zegt Goodman.

Sinds die uitbraak van 2009–2010 is het vaker voorkomen van dengue in Florida in plaats van alleen via reizen naar het buitenland. In 2020, een ongewoon slecht jaar voor dengue, meldde Florida 70 gevallen die lokaal werden betrapt, aldus de De voorlopige telling van CDC.

Traditionele pesticiden kunnen naast hun plaagdoelen ook met wezens knoeien, en sommige critici van de GGO-muggen maken zich ook zorgen over onverwachte ecologische effecten. Toch mag het succes van de Oxitec-muggen bij het dichtslaan van het huidige ongedierte niet leiden tot een rampzalig tekort aan voedsel of bestuiving voor autochtonen, zegt Yee. Ae. aegypti binnengevallen in Noord-Amerika in de afgelopen vier eeuwen, waarschijnlijk een te korte tijd om absoluut noodzakelijk te worden voor een of andere inheemse Noord-Amerikaanse roofdier of plant.

Voor meer details over voorlopige tests en gegevens heeft het Mosquito Control District nu gepost een zwerm documenten over de gg-muggen. De EPA’s samenvatting van de tests van OxitecZo meldt bijvoorbeeld dat er geen effecten zijn opgemerkt bij het voeren van watermuggenlarven aan langoesten.

Yee maakt zich niet veel zorgen over schaaldieren of vissen die de larven eten. “Dat is enigszins analoog aan te zeggen, nou, we zijn bezorgd over het vrijlaten van buffels in de prairies van het Midwesten, omdat ze misschien door leeuwen worden opgegeten”, zegt hij. Rivierkreeften en vissen, merkt hij op, leven niet van nature in de kleine containers met stilstaand water waar Ae. aegypti muggen broeden.

Toch duiken er nieuwe opties voor het bestrijden van muggen op: stralingstechnieken kunnen nauwkeurig genoeg worden om mannetjes te steriliseren, maar ze aantrekkelijk genoeg laten om vrouwtjes voor de gek te houden tot zinloze paring. En onderzoekers ontwikkelen andere genetische manieren om muggen tegen hun eigen soort te wapenen.

Een techniek die geen GM-tovenarij gebruikt, infecteert alleen muggen Wolbachia bacteriën die het onwaarschijnlijk maken dat bijten dengue verspreidt. De laatste gegevens uit Mexico en Colombia suggereren dat deze infectie “effectief zou kunnen zijn in het zuiden van de VS en in het Caribisch gebied”, zegt bioloog Scott O’Neil, gevestigd in Ho Chi Minh City, Vietnam, oprichter van de Wereld Mosquito-programma.

Hij heeft geen plannen om in de Verenigde Staten te werken, maar concentreert zich in plaats daarvan op plaatsen met veel ergere dengueproblemen. Zijn versie van de Wolbachia strategie maakt beten gewoon minder gevaarlijk (SN: 29-06-2012). De muggenpopulatie krimpt niet of wordt minder bloeddorstig, dus deze aanpak zal de Floridianen sowieso niet aanspreken.