לחסל את יתושי המלריה
עם קריספר

מלריה היא מחלת חום קטלנית ונפוצה מאוד – בשנת 2022 לבדה חלו בה כ-250 מיליון בני אדם בעולם, ו-608 אלף מהם מתו מהמחלה. היא נפוצה במיוחד (94 אחוז מכלל החולים) באזורים הטרופיים של אפריקה, והשאר בהודו ובמדינות נוספות באסיה. לאחרונה אושרו לשימוש שני חיסונים למחלה, אך יעילותם אינה גבוהה והפצתם עדיין מוגבלת.

הטפיל מחולל המחלה מועבר לבני אדם באמצעות יתושי אנופלס. בעשורים האחרונים, עקב שינויי האקלים, אזורי המחיה של היתושים מתרחבים, ואיתם מתפשטת גם המחלה. אחת הדרכים להילחם במלריה, וגם במחלות אחרות המועברות בידי יתושים, היא לפגוע באוכלוסיית היתושים, לדוגמה על ידי הפצת חיידקים או פטריות שפוגעים בהם. דרך אחרת היא לשחרר לטבע זכרים עקרים, שיתחרו עם הזכרים הפוריים הרגילים וכך יביאו לצמצום האוכלוסייה. המחקר החדש מציע שיטה יעילה ליצירת זכרי אנופלס עקרים באמצעות טכנולוגיית העריכה הגנטית קריספר (CRISPR), המבוססת על מנגנון של חיתוך DNA שמשמש בטבע להגנה על חיידקים מתקיפה בידי נגיפים.

מחלת חום קטלנית ונפוצה מאוד. תא דם אדום נגוע במלריה | Kateryna Kon, Shutterstock

דרך המלך לעיקור יתושים

יש שלוש דרכים עיקריות לבצע עיקור המוני של יתושים זכרים: באמצעות קרינה, חומרים כימיים או הנדסה גנטית. אולם שתי הדרכים הראשונות פוגעות לא רק בפוריותם של הזכרים אלא גם בבריאותם, ולכן משבשות את יכולתם להזדווג או להאריך ימים בטבע. שיטות של הנדסה גנטית שממוקדות בהרס תאי המין או כרומוזום X הנמצא בשני עותקים אצל נקבות – מראות הצלחה טובה יותר, אולם קשה לגדל כמות רצינית של יתושים כאלה.

בנוסף, לאחרונה פותחה שיטה לייצור זכרים מהונדסים גנטית, שבמסגרתה עשו שינוי (מוטציה) באמצעות קריספר בגֵן שממלא תפקיד חיוני ביצירת תאי הזרע אצל זכרים. על ידי כך, 95 אחוז מהיתושים הזכרים שטופלו היו עקרים. הבעיה היא שבשיטה הזאת מקבלים יתושים משני המינים, וצריך להפריד ידנית בין זחלי היתושים הזכרים לנקבות. השלב הידני הזה מקשה כמובן על ייצור המוני של זכרים עקרים.

על בסיס השיטה הזאת הוסיפה קבוצת המחקר של עומאר אקברי (Akbari) מאוניברסיטת מינסוטה מוטציות גם בגֵן החשוב לשחייה של תאי הזרע לעבר הביצית. בנוסף פגעו החוקרים בשני גֵנים הדרושים להתפתחות הנקבות.

מערכת קריספר מורכבת משני חלקים – האנזים Cas9, שחותך את ה-DNA ויוצר מוטציות ומולקולת RNA קטנה שמחברת אותו למקום הרלוונטי ב-DNA. החוקרים הנדסו גנטית נקבות עם הגֵן המכיל את ההוראות לייצור ה-Cas9 וזכרים עם הגֵנים לייצור מולקולות ה-RNA הנדרשות לפגיעה בארבעת הגֵנים שהזכרנו, שני גנים הקשורים בתאי הזרע ושניים הדרושים להתפתחות הנקבות. המערכת פועלת רק כששני החלקים נמצאים יחד – כלומר בביצים מופרות שנוצרו מהכלאת הנקבות והזכרים הללו.

אחרי ההכלאה, 99.9 אחוז מהצאצאיות הנקבות מתו, ו-99.5 אחוז מהצאצאים הזכרים היו עקרים, בהשוואה ליתושים שאינם מהונדסים. מאחר שכמעט כל הנקבות מתו, התבטל הצורך להפריד אותן מהזכרים. כך אפשר להפיק זכרים עקרים בייצור המוני. החוקרים גם מצאו שהזכרים העקרים חיים אותו משך זמן כמו זכרים פוריים, ואפילו מעט יותר מהם.

מנגנון חיתוך DNA בשירות המלחמה ביתושי האנופלס. מערכת CRISPR-Cas9 לעריכה גנטית | Nathan Devery, Shutterstock

הכמות קובעת

המבחן הבא שנותר היה האם הזכרים העקרים אכן מסוגלים להתחרות בזכרים שאינם עקרים. ניסויים במכלים סגורים הראו שכל עוד מספרם של הזכרים העקרים היה שווה לזה של היתושים הפוריים, או אפילו כפול ממנו, השפעתם על אוכלוסיית היתושים הייתה זעומה. החוקרים משערים שהסיבה לכך היא שהיה להם קשה יותר להתחרות על חסדי הנקבות, אך לא ברור מדוע זה כך. רק כשאוכלוסיית היתושים העקרים הייתה גדולה פי חמישה או עשרה מזאת של הזכרים הפוריים, נצפה הבדל – ורק 30 אחוז או 17 אחוז מהביצים בקעו, בהתאמה. כלומר דרושה דומיננטיות ניכרת של זכרים עקרים באוכלוסייה כדי לצמצם את אוכלוסיית היתושים.

לבסוף נעזרו החוקרים במודל מתמטי כדי לתכנן את כמות הזכרים העקרים ואת משך הזמן הדרושים כדי לחסל אוכלוסיית יתושים בשטח של אלפיים קמ"ר. לפי המודל, יידרשו עשרות ואף מאות מיליוני זכרים עקרים – פי עשרים עד יותר ממאה ממספר הזכרים הפוריים בטבע, על מנת להקטין את אוכלוסיית היתושים ב-90 אחוזים בתוך כמה חודשים. החוקרים סבורים שמדובר ביעד בר-ביצוע ושאפשר יהיה להפיץ לסביבה מיליוני ביצים של יתושים עקרים באמצעות רחפנים. לדבריהם, הם עובדים כרגע על מערכת משופרת, ומקווים להגיע בהקדם לניסויי שדה.