Hunderttausende Todesfälle weltweit gehen jährlich auf das Konto von Stechmücken. Wie Forschende sie mit Genscheren, Bakterien oder Bestrahlung unschädlich machen wollen.
Es ist nur ein kurzer Stich einer Mücke, vielleicht sogar unbemerkt – und trotzdem kann er fatale Folgen haben: Verschiedene Krankheiten wie Malaria, Dengue- und Gelbfieber, Chikungunya oder Zika werden auf diese Weise übertragen.
Jedes Jahr erkranken weltweit Millionen Menschen an diesen sogenannten vektorübertragenen Krankheiten, bei denen die Erreger durch Vektoren wie Mücken oder Zecken auf den Menschen übertragen werden.
Es ist nur ein kurzer Stich einer Mücke, vielleicht sogar unbemerkt – und trotzdem kann er fatale Folgen haben: Verschiedene Krankheiten wie Malaria, Dengue- und Gelbfieber, Chikungunya oder Zika werden auf diese Weise übertragen.
Dabei ist Malaria die häufigste Tropenkrankheit. Der neueste Welt-Malaria-Bericht der WHO zeigt, dass es 2021 weltweit 247 Millionen Malariafälle gab, die Zahl der Todesfälle lag bei schätzungsweise 619.000. Bei Dengue sind es 50 bis 100 Millionen Fälle pro Jahr, darunter etwa 22.000 Todesfälle.
Option 1: Mücken aus dem Genlabor
Obwohl zu diesen Infektionskrankheiten schon lange umfangreiche Forschung betrieben wird, ist der Kampf mühsam – und kompliziert.
Forschende versuchen daher, das Übel an der Wurzel zu packen: Sie möchten den Mücken die Fähigkeit nehmen, Krankheiten wie Malaria, Dengue oder Zika zu übertragen. Dazu verändern sie die Mücken im Labor und lassen sie anschließend frei.
Eine Methode, um vektorübertragene Krankheiten einzudämmen, könnten gentechnisch veränderte Stechmücken sein.
Dafür züchten Forschende männliche Stechmücken im Labor, die ein bestimmtes Gen tragen. Sobald sie in Freiheit entlassen werden und sich fortpflanzen, geben sie das Gen an ihre Nachkommen weiter. Es sorgt dafür, dass alle weiblichen Nachkommen im frühen Larvenstadium sterben. Die männlichen Nachkommen hingegen überleben und werden ebenfalls zu Trägern des Gens, das sie an zukünftige Generationen weitergeben. So soll die Mückenpopulation allmählich schrumpfen.
Die britische Biotechnologiefirma Oxitec versucht zum Beispiel mit dieser Methode, die Ausbreitung der Gelbfiebermücke (Aedes aegypti) einzudämmen. Sie geht mit den gentechnisch veränderten Moskitos gegen Zika- oder Dengue-Fieber, Chikungunya und Gelbfieber vor.
Erste Feldversuche laufen seit Jahren. In Brasilien, Panama und auf den Cayman-Inseln konnten die Mückenpopulationen (zeitweise) um mehr als 90 Prozent verringert werden.
Allerdings verlief ein Versuch in Brasilien nicht ganz wie geplant. So war die Stechmücken-Population zwar anfangs erheblich zurückgegangen, doch etwa 18 Monate nach Ende des Versuchs hatte sie ihre ursprüngliche Größe wieder erreicht.
Forschende warnen außerdem, dass neue Mückenpopulationen entstehen könnten, die möglicherweise robuster sind als die Mücken es vorher waren. Diese Bedenken teilt auch Peter Kremsner, Direktor vom Institut für Tropenmedizin der Universität Tübingen. “Es ist sehr schwierig, zu modellieren, was passiert, wenn sich genetische Veränderungen durchsetzen,” sagt Kremsner. “Wo macht das Halt?”
Laut Oxitec hat die genetische Veränderung der Mücken jedoch keine langfristigen Auswirkungen auf die Umwelt. Das schreibt auch die US-Umweltschutzbehörde EPA.
Mittlerweile forscht Oxitec auch an Malaria-übertragenden Mücken und wie diese genetisch angepasst werden können, um die Infektionskrankheit einzudämmen.
Doch genau hier könnte auch die Limitierung des Ansatzes liegen, glaubt Biologe Rafael Maciel de Freitas, der bei der brasilianischen Oswaldo Cruz Foundation und am Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin arbeitet.
Denn im Gegensatz zu Dengue etwa gibt es bei Malaria viel mehr Mückenarten, die den Erreger übertragen. Jede mit ihrem eigenen ökologischen Lebensraum. Kurzum: Das Vorhaben, Malariamücken den Garaus zu machen, ist noch komplexer.
Dazu kommt: Bislang ist noch nicht bewiesen, dass das Ausbringen von genetisch oder biologisch manipulierten Mückenmännchen überhaupt die Zahl der Dengue-, Zika-, Chikungunya oder Gelbfieberfälle weltweit drastisch drücken kann. Und das ist immerhin das ambitionierte Ziel.
Ein weiterer, ebenfalls umstrittener Ansatz ist Gene Drive. Dabei wird die Genschere CRISPR-Cas9 in das Erbgut einiger männlicher Mücken eingeschleust. Bei der Fortpflanzung kopiert sich die Genschere in den Nachkommen und zerschneidet dabei ein bestimmtes Gen. Durch das Kopieren kommt es zur Verbreitung der Genschere. Sie macht die weiblichen Mücken unfruchtbar, sodass schließlich die Population zusammenbricht.
“Ich würde sagen, dass CRISPR-Cas9 eine Verbesserung des Oxitec-Ansatzes ist”, erklärt Freitas. “Das Verfahren ist nicht neu, aber es ist ein sehr leistungsfähiges Gene-Editing-Verfahren.” Es wird auch als “Vererbungsturbo” bezeichnet.
In ersten Laborversuchen funktionierte das. Doch nach ein paar Generationen durchkreuzte die Evolution die Pläne der Forschenden. Bei einigen Mücken kam es zu zufälligen Veränderungen im Erbgut, die nach und nach die Gesamtpopulation resistent gegen den Gene Drive machten. Die Mücken vermehrten sich wieder.
Kritiker befürchten auch bei diesem Ansatz: Was einmal in die Welt entlassen wurde, könne möglicherweise nicht mehr zurückgeholt werden. Das manipulierte DNA-Konstrukt könnte sich auch unbeabsichtigt auf andere Arten übertragen, oder zufällige Mutationen könnten Malaria durch Turbo-Vererbung noch viel gefährlicher machen.
Es ist nur ein kurzer Stich einer Mücke, vielleicht sogar unbemerkt – und trotzdem kann er fatale Folgen haben: Verschiedene Krankheiten wie Malaria, Dengue- und Gelbfieber, Chikungunya oder Zika werden auf diese Weise übertragen.
Jedes Jahr erkranken weltweit Millionen Menschen an diesen sogenannten vektorübertragenen Krankheiten, bei denen die Erreger durch Vektoren wie Mücken oder Zecken auf den Menschen übertragen werden.
Option 1: Mücken aus dem Genlabor
Dabei ist Malaria die häufigste Tropenkrankheit. Der neueste Welt-Malaria-Bericht der WHO zeigt, dass es 2021 weltweit 247 Millionen Malariafälle gab, die Zahl der Todesfälle lag bei schätzungsweise 619.000. Bei Dengue sind es 50 bis 100 Millionen Fälle pro Jahr, darunter etwa 22.000 Todesfälle.
Obwohl zu diesen Infektionskrankheiten schon lange umfangreiche Forschung betrieben wird, ist der Kampf mühsam – und kompliziert.
Forschende versuchen daher, das Übel an der Wurzel zu packen: Sie möchten den Mücken die Fähigkeit nehmen, Krankheiten wie Malaria, Dengue oder Zika zu übertragen. Dazu verändern sie die Mücken im Labor und lassen sie anschließend frei.
Eine Methode, um vektorübertragene Krankheiten einzudämmen, könnten gentechnisch veränderte Stechmücken sein.
Nutzen umstritten
Dafür züchten Forschende männliche Stechmücken im Labor, die ein bestimmtes Gen tragen. Sobald sie in Freiheit entlassen werden und sich fortpflanzen, geben sie das Gen an ihre Nachkommen weiter. Es sorgt dafür, dass alle weiblichen Nachkommen im frühen Larvenstadium sterben. Die männlichen Nachkommen hingegen überleben und werden ebenfalls zu Trägern des Gens, das sie an zukünftige Generationen weitergeben. So soll die Mückenpopulation allmählich schrumpfen.
Mit Gene Drive gegen Malaria
Die britische Biotechnologiefirma Oxitec versucht zum Beispiel mit dieser Methode, die Ausbreitung der Gelbfiebermücke (Aedes aegypti) einzudämmen. Sie geht mit den gentechnisch veränderten Moskitos gegen Zika- oder Dengue-Fieber, Chikungunya und Gelbfieber vor.
Erste Feldversuche laufen seit Jahren. In Brasilien, Panama und auf den Cayman-Inseln konnten die Mückenpopulationen (zeitweise) um mehr als 90 Prozent verringert werden.
Allerdings verlief ein Versuch in Brasilien nicht ganz wie geplant. So war die Stechmücken-Population zwar anfangs erheblich zurückgegangen, doch etwa 18 Monate nach Ende des Versuchs hatte sie ihre ursprüngliche Größe wieder erreicht.
Unvorhersehbare Kollateralschäden?
Forschende warnen außerdem, dass neue Mückenpopulationen entstehen könnten, die möglicherweise robuster sind als die Mücken es vorher waren. Diese Bedenken teilt auch Peter Kremsner, Direktor vom Institut für Tropenmedizin der Universität Tübingen. “Es ist sehr schwierig, zu modellieren, was passiert, wenn sich genetische Veränderungen durchsetzen,” sagt Kremsner. “Wo macht das Halt?”
Laut Oxitec hat die genetische Veränderung der Mücken jedoch keine langfristigen Auswirkungen auf die Umwelt. Das schreibt auch die US-Umweltschutzbehörde EPA.
Option 2: Infizierte Mücken
Mittlerweile forscht Oxitec auch an Malaria-übertragenden Mücken und wie diese genetisch angepasst werden können, um die Infektionskrankheit einzudämmen.
Deutlich weniger Dengue-Fälle
Doch genau hier könnte auch die Limitierung des Ansatzes liegen, glaubt Biologe Rafael Maciel de Freitas, der bei der brasilianischen Oswaldo Cruz Foundation und am Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin arbeitet.
Denn im Gegensatz zu Dengue etwa gibt es bei Malaria viel mehr Mückenarten, die den Erreger übertragen. Jede mit ihrem eigenen ökologischen Lebensraum. Kurzum: Das Vorhaben, Malariamücken den Garaus zu machen, ist noch komplexer.
Dazu kommt: Bislang ist noch nicht bewiesen, dass das Ausbringen von genetisch oder biologisch manipulierten Mückenmännchen überhaupt die Zahl der Dengue-, Zika-, Chikungunya oder Gelbfieberfälle weltweit drastisch drücken kann. Und das ist immerhin das ambitionierte Ziel.
Ein weiterer, ebenfalls umstrittener Ansatz ist Gene Drive. Dabei wird die Genschere CRISPR-Cas9 in das Erbgut einiger männlicher Mücken eingeschleust. Bei der Fortpflanzung kopiert sich die Genschere in den Nachkommen und zerschneidet dabei ein bestimmtes Gen. Durch das Kopieren kommt es zur Verbreitung der Genschere. Sie macht die weiblichen Mücken unfruchtbar, sodass schließlich die Population zusammenbricht.
“Ich würde sagen, dass CRISPR-Cas9 eine Verbesserung des Oxitec-Ansatzes ist”, erklärt Freitas. “Das Verfahren ist nicht neu, aber es ist ein sehr leistungsfähiges Gene-Editing-Verfahren.” Es wird auch als “Vererbungsturbo” bezeichnet.
In ersten Laborversuchen funktionierte das. Doch nach ein paar Generationen durchkreuzte die Evolution die Pläne der Forschenden. Bei einigen Mücken kam es zu zufälligen Veränderungen im Erbgut, die nach und nach die Gesamtpopulation resistent gegen den Gene Drive machten. Die Mücken vermehrten sich wieder.
Kritiker befürchten auch bei diesem Ansatz: Was einmal in die Welt entlassen wurde, könne möglicherweise nicht mehr zurückgeholt werden. Das manipulierte DNA-Konstrukt könnte sich auch unbeabsichtigt auf andere Arten übertragen, oder zufällige Mutationen könnten Malaria durch Turbo-Vererbung noch viel gefährlicher machen.
Tropenmediziner Kremsner bezeichnet die Kollateralschäden bislang als “unvorhersehbar”. Gleichzeitig hält er es auch für fast unmöglich, mithilfe gentechnisch veränderter Mücken eine Mückenart oder mehrere außerhalb der Labors auszuschalten.
Bislang finden die Gene-Drive-Versuche nur in einem abgeriegelten Sicherheitslabor statt.
Bislang finden die Gene-Drive-Versuche nur in einem abgeriegelten Sicherheitslabor statt.
