Biotechnologischer Kampf: Moskitos daran gehindert, Malaria zu übertragen

Durchbruch an Uni Cleveland mit Hilfe eines Bayreuther Genübertragungssystems

An Malaria, die durch Moskitos übertragen wird, sterben jährlich etwa zwei Millionen Menschen. Konventionelle Ansätze zur Bekämpfung durch Insektizide waren aufgrund von Resistenzentwicklungen bislang wenig erfolgreich und die Entwicklung von Impfstoffen erweist sich als äußerst schwierig. Über diese Ansätze hinaus haben Wissenschaftler seit langem die Vision das Problem Malaria auf biotechnologischem Wege zu beseitigen. Dabei denkt man daran, Moskitopopulationen so zu veränderen, dass sie die Malariaerreger, einzellige Parasiten, nicht mehr übertragen können.

Nun ist es an der Case Western Reserve University, Cleveland, Ohio, zum ersten Mal gelungen, Moskitos so zu modifizieren, dass in ihnen der Lebenszyklus von Malariaerregern blockiert wird. Entsprechend ist bei den modifizierten Mosquitos die Fähigkeit, Malaria zu übertragen, stark herabgesetzt. Diese in der heutigen Ausgabe (23. Mai 2002) der renommierten Fachzeitschrift Nature vorgestellten Ergebnisse werden die Entwicklung neuartige Ansätze zur Malariabekämpfung ermöglichen.

Malaria-Parasiten werden nicht direkt von einem Menschen auf einen anderen übertragen. Die Infizierung bedarf eines sogenannten Zwischenwirtes, einer Malariamücke der Gattung Anopheles. Saugt eine solche Mücke Blut von einem infizierten Menschen, gelangen die Malariaerreger aus dem eingesogenen Blut durch die Darmwand ins Innere der Mücke. Dabei durchlaufen sie verschiedene Zwischenstufen. Infektiöse Formen der Parasiten wandern schließlich in die Speicheldrüse der Mücke ein. Von dort werden sie dann bei einer nächsten Blutmahlzeit durch Mückenstich auf einen anderen Menschen übertragen, der dadurch mit Malaria infiziert wird.

Prof. Marcelo Jacobs-Lorena und seiner Arbeitsgruppe an der Case Western Reserve University ist es gelungen, in Malariamücken ein Gen einzusetzen, das dazu führt, dass im Darm der Mücken ein kurzes Protein erzeugt wird. Das Besondere an diesem kurzen Protein liegt nun daran, dass es die Darmwand für die Malariaerreger blockiert, die dadurch an der Einnistung und Durchdringung der Darmwand behindert werden. Die Parasiten werden so daran gehindert, zu infektiösen Formen heranzureifen und in die Speicheldrüsen zu gelangen. Malariamücken, die dieses Zusatzgen besitzen, sind daher so gut wie nicht mehr in der Lage Malariaerreger zu übertragen.

Entscheidend für das erfolgreiche und stabile Einsetzen des Zusatzgens in die Erbsubstanz der Malariamücken, war die Verwendung eines zuverlässigen Genübertragungssystems. Das angewandte System wurde von Dr. Ernst Wimmer an der Universität Bayreuth entwickelt und benutzt sogenannte Transposons, die sich als „springende Gene“ mitsamt Zusatzgen in das Erbgut des Empfängerorganismus einbauen. Da die Genübertragung ein seltenes Ereignis darstellt, trägt das Transposon zusätzlich ein spezielles „Marker-Gen“, eine Art genetische Hundemarke, die dazu führt, dass die Augen der Mücken grün fluoreszieren. Der erfolgreiche Einbau und das Vorhandensein des Zusatzgens kann so an-hand grüner Augenfluoreszenz erkannt werden.

Ob die Wissenschaft jemals in der Lage sein wird, ganze Populationen von Malaria-mücken mit biotechnologisch veränderten zu ersezten, ist aus wissenschaftlichen und praktischen Gründen fraglich. Auch sind Stabilität von Zusatzgenen oder die ökologischen Risiken der Freisetzung biotechnologisch veränderter Insekten noch zu wenig erforscht. Aber selbst wenn sich die Vision des Populationsaustausches durch übertragungsunfähige Moskitos nie erfüllen sollte, werden die vorgestellten, modifizierten Malariamücken äußerst hilfreich sein. Sie werden dazu beitragen, ein besseres, molekulares Verständnis über die Wechselwirkungen von Parasit und Zwischenwirt zu erlangen, was neuartige Ansatzpunkte zur Bekämpfung der Malaria aufzeigen wird.