Ricerche sulla lotta alla dengue mediante zanzare GM

Ricerca per combattere la dengue con zanzare geneticamente modificate : GM Dengue: malattia trasmessa dalla zanzara all’uomo: diffusa in circa 100 paesi tropicali e subtropicali (Asia, Africa, America) con sintomi e conseguenze variabili: simile a influenza, dolori articolari, muscolari: emorragie che possono portare alla morte 20% Responsabili della dengue sono 4 virus tra loro simili trasmessi dalla zanzara Aedes aegypti, piccola, silenziosa, con vita media di circa 3 mesi:solo femmina è infettante; originaria dall’Africa, diffusa circa 400 anni fa mediante le deportazioni di schiavi Possibile prevenzione mediante uso di zanzariere (poco efficaci perché la zanzara è attiva durante il giorno), insetticidi, eliminazione acqua stagnante Cenni a ricerche e applicazioni precedenti che portano allo sviluppo della tecnica che usa maschi e femmine GM

2000: Esperimento per trovare il modo di produrre drosophile portatrici di geni che fossero letali solo per le femmine: simile alla SIT, gia usata da anni per proteggere i raccolti dagli insetti o altri parassiti: si alleva un grande numero di individui della specie che interessa, si sterilizzano i maschi mediate radiazioni si diffondono i maschi sterili nella zona da proteggere: i maschi sterili entrano in competizione con quelli fertili nell’accoppiamento al quale però non segue fecondazione Drosophile normali, maschi e femmine con inserimento di geni I geni inseriti portano a morte solo le femmine Questa tecnica non è efficace con le zanzare:le radiazioni indeboliscono molto i maschi, ma durante il trasporto muoiono e quindi non avviene l’incontro con le femmine

Situazione teorica nella lotta per selezionare ed eliminare specie dannose alla agricoltura, zootecnia ecc, 100 femmine 100 maschi normali 100 femmine normali 100% accoppiamenti fecondi infecondi fecondi 100% 100 maschi normali e 100 maschi modificati,sterili100 100 femmine normali 50% accoppiamenti fecondi e 50 % infecondi 50% 25% 50 femmine normali 100 maschi normali e 100 modificati 25 % accoppiamenti fecondi e 25 % infecondi 12.5 % 6 % 3% 25 femmine normali 100 maschi normali e 100 maschi modificati 12.5 accoppiamenti fecondi e 12.5 infecondi 3 femmine 6 % femmine normali 100 maschi normali e 100 maschi infecondi 3 % accoppiamenti fecondi e 3 % infecondi

Programma: ottenere la scomparsa delle femmine infettanti selvatiche sostituendole con femmine portatrici di informazione genetica che le rendano incapaci di riprodursi modificate selvatiche 2002: scoperto un gene che controlla lo sviluppo dei muscoli delle ali delle zanzare femmine: disattivandolo si ottengono femmine incapaci di volare e quindi di trovare maschi per essere fecondate e produrre uova e nuove zanzare Creazione di una sequenza genica attivabile o disattivabile che possa controllare il gene responsabile dello sviluppo muscolare

Aggiungere alla zanzara geni che impediscono lo sviluppo dei muscoli che permettono alle zanzare di volare e di potersi accoppiare: le giovani femmine muoiono senza deporre uova Interruttore 1 Interruttore 2 Muscoli ali Gene1 proteina Gene 2 tossina Geni per proteine fluorescenti Durante la metamorfosi della larva femminile si attiva un interruttore che attiva a sua volta un gene codificante per una proteina: la proteina attiva un secondo interruttore che attiva un secondo gene il quale produce una tossina che distrugge i muscoli delle ali (è possibile mediante altri geni che codificano per proteine fluorescenti seguire nelle larve la diffusione dei geni inseriti ) È possibile impedire la attivazione dei geni inseriti, in modo che le zanzare possano volare e riprodursi in laboratorio, aggiungendo all’acqua un antibiotico (tetracicline) che inibisce la sintesi della proteina tossica

Fasi operative per ottenere l’inserimento della sequenza genica in zanzare selvatiche mediante fecondazione con maschi portatori della sequenza genica Creazione della sequenza di DNA modificato fecondazione di zanzare selvatiche in laboratorio inserimento del DNA nelle uova fecondate aggiungere tetraciclina per inibire effetto del DNA sulle larve femminili nascono e si sviluppano maschi modificati e femmine modificate si incrociano maschi e femmine e si ottengono molte uova modificate si ottengono milioni di uova modificate: si separano i maschi che verranno immessi nelle zone infestate dalla zanzara perché entrino in competizione con i maschi selvatici nella fecondazione trasformando la popolazione selvatica originaria in una popolazione nella quale le femmine modificate e fecondate non potranno svilupparsi e contribuire alla crescita della popolazione infettante

Creazione della sequenza di DNA modificato fecondazione di zanzare selvatiche in laboratorio inserimento del DNA nelle uova fecondate aggiungere tetraciclina per inibire effetto del DNA sulle larve femminili nascono e si sviluppano maschi modificati e femmine modificate si incrociano maschi e femmine e si ottengono molte uova modificate si ottengono milioni di uova modificate: si separano i maschi femmina maschio Uova modificate Sviluppo larvale Presenza di tetraciclina Accoppiamento + fecondazione uova Incrocio : produzione di uova : separazione maschi

Maschio selvatico Maschio modificato Femmina selvatica Femmina modificata In laboratorio: si introducono maschi modificati in una popolazione selvatica: i maschi modificati entrano in competizione con quelli selvatici nella fecondazione: le femmine selvatiche continuano a nascere solo da fecondazioni dovute a maschi normali: le femmine nate da fecondazione con maschi modificati non si sviluppano, non si riproducono: i maschi modificati aumentano di numero perché nascono da uova deposte da femmine selvatiche fecondate da maschi modificati

Immettendo milioni di maschi modificati in una regione infestata da zanzare selvatiche, la competizione nella fecondazione con maschi selvatici e normali dovrebbe portare nel tempo alla diminuzione delle femmine fecondabili (che possono svilupparsi solo nel caso che le uova derivino da femmine selvatiche fecondate da maschi selvatici) La popolazione si trasforma aumentando la frequenza delle femmine non fecondabili rispetto a quelle fecondabili, fino ad estinguersi per mancanza di femmine selvatiche ancora fecondabili

Popolazione solo selvatica

Popolazione selvatica + maschi modificati : aumento femmine modificate, non feconde

Popolazione quasi solo con zanzare femmine modificate maschi selvatici e modificati

Solo selvatici Selvatica e modificato Selvatici e modificato Notare aumento di femmine non feconde

simili a quelli relativi alla ricerca sugli OGM Prove eseguite in particolare in alcune regioni del Messico, Caraibi, Brasile, Malaysia: problemi e perplessita di varia natura , simili a quelli relativi alla ricerca sugli OGM Rendono complessa la necessaria sperimentazione. La ricerca continua… Idea suggerita dalla lettura di articolo su Le Scienze, gennaio 2012