Mannelijke fruitvliegjes zijn genetisch zo aangepast dat ze sperma produceren met daarin giftige eiwitten. Deze techniek kan plagen voorkomen en ziekteverspreiders afremmen.

We kunnen insecten die ziektes verspreiden en gewassen aantasten in toom houden door gifstoffen afkomstig van spinnen en zeeanemonen in het voortplantingssysteem van de mannetjes te introduceren. Wanneer de insecten dan paren, doodt het gif de vrouwtjes.

Toxische-mannentechniek

Biologen Samuel Beach en Maciej Maselko van Macquarie-universiteit in Sydney, Australië, hebben een techniek ontwikkeld die ze de ‘toxische-mannentechniek’ noemen. Hierbij worden insecten genetisch gemanipuleerd om giftige eiwitten van andere soorten in de klieren van hun voortplantingsstelsel te produceren.

Mondscan kan tongkankerpatiënten met een spraakstoornis helpen
LEES OOK

Mondscan kan tongkankerpatiënten met een spraakstoornis helpen

Met een volgsysteem van tong, lippen en kaak, legt taalwetenschapper Thomas Tienkamp de basis om mensen met spraakstoornissen beter te laten spreken.

De biologen testten zeven verschillende gifstofeiwitten op fruitvliegen van de soort Drosophila melanogaster. De gifstoffen van de spin Phoneutria nigriventer en de zeeanemoon Anemonia sulcata werkten het best. De mediaan van de levensverwachting van de vrouwtjesvliegen die gepaard hadden, werd door deze stoffen 37 tot 64 procent lager.

Vervolgens bepaalden de onderzoekers met behulp van een model de mogelijke impact van hun aanpak bij de gelekoortsmug (Aedes aegypti). Hiervoor gebruikten ze gegevens die verzameld waren bij veldonderzoek naar andere genetische technieken om plagen onder controle te houden.

Ze ontdekten dat zelfs wanneer het dodelijke effect van de aanpassing beperkt was, de populatie van vrouwtjesmuggen sneller slonk dan bij andere methodes. Bovendien dronken de muggen 40 tot 60 procent minder bloed. Dit maakt deze methode uitermate geschikt voor een snelle interventie wanneer virussen zich verspreiden door insectenbeten. De onderzoekers publiceerden hun resultaten in het wetenschappelijk tijdschrift Nature Communications.

Vroegtijdige dood

Bij de experimenten waren de aangepaste mannetjes net zo goed in staat om vrouwtjes te verleiden als hun niet-aangepaste soortgenoten. Dat is een cruciale voorwaarde voor het succes van de techniek in het wild.

Veel insecten die problemen veroorzaken voor de mens worden inmiddels onder controle gehouden door grote aantallen onvruchtbare mannetjes in het wild los te laten. Een voorbeeld daarvan is de schroefwormvlieg. Vrouwtjes paren dan minder vaak met succes, waardoor de populatie al snel afneemt. Bij een andere aanpak, die al toegepast wordt bij malariamuggen, worden aangepaste mannetjes ingezet die een gen met zich meedragen dat hun nageslacht doodt wanneer ze nog larven zijn.    

Maar ook wanneer deze technieken succesvol uitgevoerd worden, kunnen vrouwtjes die gepaard hebben de mens nog steeds schaden, door ziektes te verspreiden of door onze gewassen op te eten. De toxische-mannentechniek biedt een oplossing voor deze tekortkoming.

Muggen klaarstomen

Maselko zegt dat het onwaarschijnlijk is dat de insecten resistent worden tegen de giftige eiwitten, omdat de genetische route waarbij eiwitten worden geproduceerd op een heel specifieke manier wordt aangepast. Toch zou het het beste zijn om insecten in te zetten die meerdere soorten dodelijke eiwitten kunnen produceren.

‘We hebben nog twee of drie jaar nodig om een generatie muggen te ontwikkelen die klaar is om het veld in te gaan. Dan kunnen we de experimenten doen die nodig zijn om vast te stellen dat deze techniek geen onverwachte negatieve gevolgen heeft’, zegt Maselko. ‘Als we daarin slagen, kan het daarna binnen een paar jaar mogelijk zijn om de techniek commercieel in te zetten.’

De sleutel tot succes is ervoor te zorgen dat zo’n giftig eiwit tot uiting komt op een manier waarbij het mannetje zelf niet doodgaat, zegt geneticus Luke Alphey van de Universiteit van York in het Verenigd Koninkrijk, die niet betrokken was bij het onderzoek. ‘Je moet het precies op de juiste plek tot uiting laten komen, en verder nergens.’

Alphey: ‘We weten veel meer over Drosophila-genetica dan over de genetica van andere insecten. Het wordt wel moeilijker om een ander insect precies de juiste hoeveelheid gifstof op de juiste plek te laten maken, maar ik zie geen reden om te denken dat we hier niet in kunnen slagen.’