Un team internazionale, tra cui i ricercatori del Polo GGB, ha dimostrato l’efficacia della tecnologia “gene drive” in ambienti semi-naturali.
L’esperimento, durato circa un anno e condotto da un team internazionale composto da ricercatori del laboratorio di Ecologia e Genetica del Polo GGB, dell’Imperial College di Londra e dal Liverpool School of Tropical Medicine, ha dimostrato la capacità della tecnologia gene drive di sopprimere intere popolazioni di zanzare Anopheles, il principale vettore della malaria.
L’esperimento è di grande rilevanza perché si dimostra la prima volta l’efficacia del gene drive in ambienti di laboratorio che riproducono condizioni ecologiche complesse, come avviene nel laboratorio di confinamento ecologico del Polo GGB di Terni. I risultati sono pubblicati oggi sulla rivista Nature Communications.
Benché la malaria sia una malattia prevenibile, ogni anno ci sono più di 220 milioni di casi e oltre 400.000 morti, con un leggero aumento negli ultimi due anni. I metodi di controllo del vettore della malattia, la zanzara, consistono principalmente in zanzariere trattate con insetticidi e trattamenti chimici, ma tali interventi non sono sufficienti per eliminare la malaria soprattutto a fronte della continua crescita di zanzare resistenti agli insetticidi, a dimostrazione della necessità di sviluppare nuove tipologie di intervento. Il gene drive oggetto di questo studio è stato sviluppato per colpire selettivamente la specie di zanzara Anopheles gambiae, responsabile della maggior parte della trasmissione della malaria nell’Africa subsahariana. Ci sono oltre 3.000 specie di zanzare in tutto il mondo, di cui solo una piccola parte può trasmettere la malaria e solo alcune specie sono responsabili della quasi totalità dei casi di malaria.
La speranza è che le zanzare trasformate con il gene drive possano essere rilasciate in futuro nell’ambiente, diffondendo all’interno delle popolazioni di zanzare la modificazione che ne compromette la fertilità e provocando la riduzione del numero e di conseguenza la trasmissione della malattia.
In precedenza, i ricercatori dell’Imperial College avevano già dimostrato in laboratorio la capacità del gene drive di eliminare popolazioni di Anopheles gambiae mantenute in piccole gabbie di laboratorio nel giro di 7-11 generazioni (circa 6-8 mesi). L’attuale esperimento segna un ulteriore passo avanti poiché la tecnologia è stata testata nel laboratorio confinato del Polo GGB, a Terni, in gabbie di laboratorio di grandi dimensioni che riproducono l’habitat naturale della zanzara.
Testare la tecnologia gene drive in grandi gabbie in ambiente confinato fa parte delle raccomandazioni di enti quali l’Organizzazione Mondiale della Sanità come passaggio necessario di verifica di efficacia e sicurezza prima di un eventuale rilascio in natura.
Le grandi gabbie del Polo GGB, Terni. © All right reserved – Target Malaria
Il laboratorio del Polo GGB di Terni permette di studiare popolazioni di zanzare con centinaia di individui di diversa età in una popolazione costante nel tempo e complessa dal punto di vista ecologico. Le condizioni climatiche all’interno delle gabbie simulano ambienti naturali per quanto riguarda temperatura, umidità e luce, andando anche a simulare il tramonto con delle apposite luci per indurre le zanzare ad accoppiarsi in sciami al crepuscolo. Per rendere l’ambiente più naturale, le gabbie contenevano anche diverse strutture dove le zanzare potevano cercare il cibo, il pasto di sangue, posarsi e dove deporre le uova.
Le zanzare contenenti il gene drive sono state rilasciate in popolazioni di zanzare ad una percentuale iniziale del 12,5% o del 25% e i ricercatori hanno monitorato nel tempo la velocità con cui il gene drive si è diffuso tra gli individui e il suo impatto, generazione dopo generazione, sull’eventuale declino della popolazione stessa.
In tutte le popolazioni testate (due alla frequenza iniziale del 12,5% e due al 25%) hanno osservato una rapida diffusione del gene drive fino al completo collasso della popolazione in meno di un anno. Inoltre, i ricercatori non hanno rilevato alcuna resistenza al gene drive: non sono cioè emerse delle varianti nelle zanzare per contrastare l’effetto del gene drive.
“Gli studi effettuati nelle grandi gabbie esercitano sulle zanzare una maggiore pressione selettiva per evolvere la resistenza al gene drive, poiché in ambienti così complessi potrebbero esserci “costi di fitness” in alcuni comportamenti complessi, quale l’accoppiamento o la deposizione delle uova, che non si manifesterebbero in gabbie piccole”.
“Tuttavia, non sono emerse varianti che bloccassero il gene drive, suggerendo che la nostra tecnologia è robusta ed efficace”, hanno commentato i ricercatori del Polo GGB.
Questi esperimenti in grandi gabbie rappresentano un passo decisivo nel viaggio che porterà verso il rilascio in natura di zanzare gene drive, ma i ricercatori sottolineano che molti esperimenti sono ancora in corso prima di pianificare una sperimentazione sul campo, compresi ulteriori test per studiare possibili meccanismi di resistenza al gene drive e valutazioni sull’impatto ambientale.
I dati ottenuti da questo studio sono fondamentali per programmare le prossime tappe e costruire modelli matematici per simulare il comportamento dei gene drive in zone specifiche dell’Africa dove la tecnologia potrebbe essere utilizzata.
‘Gene-drive suppression of mosquito populations in large cages as a bridge between lab and field’. by Andrew Hammond, Paola Pollegioni, Tania Persampieri, Ace North, Roxana Minuz, Alessandro Trusso, Alessandro Bucci, Kyros Kyrou, Ioanna Morianou, Alekos Simoni, Tony Nolan, Ruth Müller and Andrea Crisanti is published in Nature Communications 12, 4589 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-24790-6
