طراحی سلاحی مرگبار دربرابر پشه‌های ناقل مالاریا
فناوری می‌تواند به‌طور ایمن، جمعیت پشه‌های مالاریا ازجمله سویه‌های مقاوم دربرابر حشره‌کش‌ها را کاهش دهد. به‌گفته‌ی سازمان جهانی بهداشت، مالاریا صدها میلیون نفر را در سرتاسر جهان درگیر کرده است و سالیانه بیش از ۴۰۰ هزار نفر را به کام مرگ می‌فرستد. دهه‌ها استفاده از حشره‌کش‌ها برای کنترل پشه‌هایی که انگل مالاریا را منتقل می‌کنند، با شکست مواجه شده و منجر به ایجاد مقاومت نسبت‌به حشره‌کش‌ها در بسیاری از سویه‌های پشه شده است.
در راستای حل این مشکل و ریشه‌کن کردن حشرات یادشده، دانشمندان دست به تغییر ژنتیکی پشه‌ها و دیگر موجودات مرتبط زدند. تاکنون هیچ‌کدام از این رویکردهای ترانس‌ژنیک نتوانسته است از آزمون‌های آزمایشگاهی فراتر برود. در پژوهشی که اخیرا در مجله‌ی Science منتشر شده است، گروهی از پژوهشگران از دانشگاه مریلند و بورکینافاسو نخستین آزمایش خارج آزمایشگاهی از یک رویکرد ترانس‌ژنیک را برای مبارزه با مالاریا توضیح داده‌اند. طبق نتایج مطالعه، یک قارچ مهندسی‌شده به‌منظور تحویل یک سم به پشه‌ها، به‌طور ایمن جمعیت پشه‌ها را تا بیش از ۹۹ درصد در یک دهکده‌ی آزمایشی شبیه‌سازی‌شده و حفاظت‌شده در بورکینافاسو در غرب آفریقا کاهش داد. برین لاوت، پژوهشگر مطالعه می‌گوید:
تاکنون هیچ روش کنترل ترانس‌ژنیک مالاریا تا این اندازه وارد آزمایش‌های میدانی حقیقی نشده بود. این مقاله گام مهمی در راستای استفاده از روش‌های ترانس‌ژنیک برای کنترل این حشرات محسوب می‌شود.
ریموند لجر، پژوهشگر دیگر مطالعه می‌گوید:
ما نشان دادیم که قارچ ترانس‌ژنیک بسیار کارآمدتر از نوع وحشی آن است.
قارچ مورد بحث یک پاتوژن طبیعی است که حشرات را در حیات‌وحش عفونی می‌کند و به‌تدریج می‌کشد. این ارگانیسم سال‌های متمادی برای کنترل آفات مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. دانشمندان از سویه‌ای از قارچ (Metarhizium pingshaense) استفاده کردند که خاص پشه‌ها است و آن را درجهت تولید سمی که پشه‌ها را قبل از رسیدن به مرحله‌ی جفت‌گیری می‌کشد، مهندسی کردند. قارچ ترانس‌ژنیک موجب شد که جمعیت‌های پشه در مکان آزمایشی طی دو نسل ریزش کند و به حد ناپایدار برسد. لجر می‌گوید:
شما می‌توانید درمورد قارچ‌ها، مانند سوزن‌های زیر پوستی فکر کنید که یک سم قوی مخصوص حشره را وارد بدن پشه می‌کنند.
این سم، حشره‌کشی است که هیبرید نامیده می‌شود. این ماده از زهر عنکبوت تارقیفی کوهستان آبی در استرالیا گرفته شده و استفاده‌ی مستقیم از آن روی محصولات کشاورزی به‌منظور کنترل آفات از سوی سازمان حفاظت از محیط زیست آمریکا تأیید شده است. لاوت می‌گوید:
استفاده از قارچ ترانس‌ژنیک روی ورقه‌ای که ما آن را روی دیواری در منطقه‌ی تحت مطالعه آویزان کرده بودیم، موجب شد که جمعیت پشه‌ها طی ۴۵ روز کاهش پیدا کند. این روش در کشتن پشه‌های مقاوم به حشره‌کش نیز همچون نابود کردن حشرات غیرمقاوم مؤثر بود.
لاوت می‌گوید که آزمایش‌های آزمایشگاهی نشان می‌دهند قارچ، تمامی انواع پشه‌های ناقل مالاریا را عفونی خواهد کرد. فراوانی گونه‌هایی که مالاریا را منتقل می‌کنند، مانع از موفقیت تلاش درجهت کنترل این بیماری می‌شود زیرا تمام گونه‌ها به یک روش درمانی مشابه، پاسخ نمی‌دهند.
پژوهشگران برای اصلاح این قارچ به‌گونه‌ای که بتواند سم هیبرید را تولید کرده و آن را وارد بدن پشه کند، از روش استاندارد استفاده از یک باکتری برای انتقال هدفمند DNA به قارچ استفاده کردند. قطعه‌ی DNA که دانشمندان آن را طراحی و وارد قارچ کردند، الگویی برای تولید هیبرید همراه‌با یک کلید کنترل برای تعیین زمان تولید سم به‌وسیله‌ی قارچ بود. کلید کنترل یک نسخه از کد ژنتیکی خود قارچ است و عملکرد طبیعی‌اش این است که به قارچ بگوید چه زمانی یک پوسته‌ی دفاعی در اطراف خود بسازد، به‌صورتی که بتواند از سیستم ایمنی حشره پنهان شود. ساختن این پوسته برای قارچ هزینه‌بر است، بنابراین تنها زمانی این کار را انجام می‌دهد که محیط مناسب یعنی درون گردش خون یک حشره را تشخیص می‌دهد.
دانشمندان با ترکیب کد ژنتیکی آن کلید با کد ژنتیکی ساخت هیبرید توانستند اطمینان حاصل کنند که قارچ‌های اصلاح‌شده‌ی آن‌ها فقط درون بدن پشه آن سم را تولید می‌کنند. آن‌ها قارچ‌های اصلاح‌شده‌ی خود را روی دیگر حشرات در مریلند و بورکینا فاسو آزمایش کردند و متوجه شدند که این قارچ برای گونه‌های مفیدی مانند زنبورهای عسل مضر نیست. لجر گفت:
این قارچ‌ها بسیار انتخابی هستند. آن‌ها از روی سیگنال‌های شیمیایی و ویژگی‌های بدن یک حشره، موقعیت خود را درک می‌کنند. سویه‌ای که ما با آن‌ها کار می‌کنیم، پشه‌ها را دوست دارند. هنگامی که این قارچ متوجه می‌شود روی یک پشه قرار گرفته است، به کوتیکول حشره نفوذ می‌کند و وارد بدن حشره می‌شود. این امر مشکلی برای دیگر حشرات به‌وجود نمی‌آورد، بنابراین برای گونه‌های سودمندی مانند زنبورهای عسل کاملا بی‌خطر است.
پس از نشان دادن بی‌خطر بودن قارچ‌های مهندسی‌ژنتیک‌شده در آزمایشگاه، لاوت و لجر برای اجرای آزمایشی روی این قارچ در یک محیط شبیه‌سازی‌شده‌ی طبیعی و کنترل‌شده با دیگر دانشمندان و مقاومات دولتی همکاری کردند. آن‌ها در یک منطقه‌ی روستایی که ازنظر شیوع مالاریا یک منطقه‌ی بومی محسوب می‌شد، یک فضای ۶۵۵۰ فوت مربعی (۶۰۸ متر مربع) ایجاد کردند که در آن اتاقک‌های بازرسی و آزمایشی، گیاه و منابع غذایی برای پشه‌ها موجود بود و از چندین محفظه‌ی سرپوشیده (MosquitoSphere) تشکیل شده بود.
در یک مجموعه از آزمایش‌ها، پژوهشگران یک ورقه‌ی پنبه‌ای سیاه را که با روغن کنجد پوشانده شده بود، روی دیوار اتاقک‌های ساخته‌شده آویزان کردند. یک ورقه با روغن مخلوط با قارچ ترانس‌ژنیک پوشانده شده بود. یکی نیز حاوی روغن و نوع وحشی قارچ بود و دیگری فقط روغن کنجد داشت. آن‌ها هزار پشه‌ی نر و ۵۰۰ ماده‌ی بالغ را در هرکدام از فضاها رها کردند و به مدت ۴۵ روز به‌صورت روزانه تعداد پشه‌های موجود در هر فضا را شمارش کردند.
در فضایی که حاوی صفحات دارای قارچ ترانس‌ژنیک بود، جمعیت پشه‌ها طی ۴۵ روز به ۱۳ پشه‌ی بالغ کاهش پیدا کرده بود. این تعداد برای ایجاد یک جمعیت پشه کافی نیست. در مقایسه، در فضای تیمارشده با نوع وحشی قارچ ۴۵۵ پشه و در فضای تیمارشده با روغن کنجد ساده ۱۳۹۶ پشه وجود داشت. آن‌ها این آزمایش‌ها را چندین بار تکرار کردند و همین نتایج را گرفتند.
در آزمایش‌های مشابه در آزمایشگاه، پژوهشگران دریافتند که پشه‌های ماده‌ی عفونی‌شده با قارچ ترانس‌ژنیک تنها ۲۶ تخم گذاشته‌اند که از آن‌ها تنها ۳ مورد به سن بلوغ رسیدند؛ درحالی‌که ماده‌های عفونی‌نشده ۱۳۹ تخم گذاشتند که حاصل آن ۷۴ پشه بالغ بود.
به‌گفته‌ی پژوهشگران، بسیار مهم است که فناوری‌های ضد مالاریای جدید مانند موردی که در این مطالعه آزمایش شد، ازنظر کاربرد در جوامع محلی آسان باشد. ورقه‌های پنبه‌ای سیاه و روغن کنجد نسبتا ارزان‌قیمت هستند و دسترسی به آن‌ها آسان است و از آنجایی که قارچ می‌تواند همراه‌با آفت‌کش‌هایی به‌کار رود که به‌طور معمول استفاده می‌شوند، نیاز به انجام کار اضافه‌ای نخواهد بود.
پژوهشگران امیدوارند که بتوانند در ادامه قارچ ترانس‌ژنیک خود را در جوامع یا روستاهای محلی آزمایش کنند. قبل از آزمایش و توسعه‌ی یک روش جدید در محیط بازی مانند یک روستا باید مجوزهای زیادی کسب شود اما پژوهشگران امیدوارند که مطالعه‌ی آن‌ها بتواند به انجام چنین آزمایش‌هایی کمک کند.
نظرات