Gene Drives könnten sich über Artgrenzen hinweg ausbreiten

Das Problem der Malaria in Afrika steht seit langem im Mittelpunkt der Diskussion über die Gene-Drive-Technologie. Federführend bei der Forschung ist Target Malaria, eine nicht gewinnorientierte Organisation, deren Ziel es ist, Malaria mit gentechnischen Mitteln zu beseitigen. Trotz der ersten Erfolge in ihren Laborstudien gibt es jedoch eklatante offene Fragen und Unbekannte im Zusammenhang mit der Freisetzung von gentechnisch veränderten Anopheles gambiae sensu strictu Moskitos in die Umwelt.

Ganz oben auf der Liste der Bedenken stehen die ökologischen Folgen. Das Risiko für ein ökologisches System ist beträchtlich, wenn es um die Ausrottung einer einzigen Art geht. Anopheles gambiae sensu strictu ist jedoch nur eine von mindestens neun Stechmückenarten des „Anopheles gambiae-Komplexes“ (bekannt als A. gambiae sensu lato, d. h. „im weiteren Sinne“), einer Familie von Mückenarten, die identisch aussehen und von denen bekannt ist, dass sie sich untereinander kreuzen und fortpflanzungsfähige Hybriden produzieren¹. Dies hat sich bereits als problematisch für die Malariabekämpfung erwiesen, da es nachweislich zu einem Austausch von Mutationen führt, die das Überleben der Arten innerhalb des Komplexes fördern. So erwarb Anopheles arabiensis durch A. gambiae s.s. und A. coluzzi Gene, die es gegen trockene Bedingungen resistent machen, und A. coluzzi erwarb durch A. gambiae s.s. ein Gen für Insektizidresistenz^2,3,4. Im Zusammenhang mit einem Gene Drive, der die Vererbung eines ausgewählten Gens an alle Nachkommen erzwingt, sind die Folgen des Genaustauschs zwischen den Arten noch besorgniserregender.

Das eigentliche Risiko entsteht, wenn man das Ziel-Gen des Gene Drives in Betracht zieht. Das Doppelgeschlechtsgen ist ein wesentliches Gen für die sexuelle Entwicklung, und die Störung dieses Gens führt dazu, dass sich die Weibchen zu intersexuellen, unfruchtbaren Erwachsenen entwickeln, die sich nicht fortpflanzen können⁵. Die Fortpflanzungsrate sinkt drastisch, und die Population bricht zusammen. Aufgrund seiner lebenswichtigen Bedeutung für das Überleben der Mücken wird das Gen als „hoch konserviert“ bezeichnet – das bedeutet, dass die natürliche Auslese einen starken Druck darauf ausübt, dass das Gen unverändert bleibt. Dies ist für die Entwicklung eines Gene Drives nützlich, da es bedeutet, dass sich weniger genetische „Resistenzen“ entwickeln und der Gene Drive sich mit größerer Wahrscheinlichkeit problemlos ausbreiten kann. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass dieses Gen für die Entwicklung des Insekts so wichtig ist, dass seine Sequenz im gesamten Anopheles-Komplex (und sogar in allen Insekten, die jemals auf dieses Gen untersucht wurden) nahezu identisch ist, was die Ausbreitung zwischen verschiedenen Arten durch horizontalen Gentransfer zu einem weiteren Risiko macht⁶. Dieses identische genetische Ziel, zusammen mit der Tatsache der Kreuzung, bedeutet, dass es keine Barriere mehr gibt, die den Gene Drive daran hindert, sich potenziell auszubreiten und alle 9 Arten des A. gambiae-Komplexes in Afrika zu vernichten. Sechs der bedrohten Arten spielen entweder keine oder nur eine untergeordnete Rolle bei der Malariaübertragung – nur die drei Arten A. gambiae sensu strictu, A. coluzzi und A. arabiensis gelten als wichtige Malariaüberträger^7,8.

Aus einer linearen, vereinfachten Perspektive der Malariabekämpfung könnte man argumentieren, dass dies vorteilhaft ist – warum sollte man es riskieren und die Möglichkeit offen lassen, dass andere Arten des A. gambiae-Komplexes die Rolle von A. gambiae s.s. bei der Übertragung von Malaria übernehmen könnten? Diese Sorge ist berechtigt, denn es ist schon mindestens einmal vorgekommen, dass ein Vektor durch einen anderen ersetzt wurde: Anopheles funestus wurde durch Anopheles rivolurum ersetzt, nachdem der Lebensraum im ländlichen Tansania mit Insektiziden besprüht worden war⁹. Aus ökologischer Sicht könnte die Eliminierung des gesamten A. gambiae-Artenkomplexes jedoch eine ökologische Katastrophe bedeuten. Eine kürzlich durchgeführte bahnbrechende Studie hat gezeigt, dass die Veränderung auch nur eines Gens in einer Pflanze, auf die Insekten angewiesen sind, die Wahrscheinlichkeit des Aussterbens von Insekten erheblich erhöhen kann¹⁰. Wenn die Veränderung auch nur eines Gens negative Auswirkungen auf die biologische Vielfalt haben kann, stellt sich natürlich die Frage, was passiert, wenn 9 Arten ausgerottet werden.

Es gibt einen unglaublichen Forschungsrückstand über die ökologische Rolle von A. gambiae, und das Wenige, das es gibt, scheint hauptsächlich von Target Malaria selbst zu stammen. Um eine auch nur annähernd zufriedenstellende Risikobewertung für einen Gene Drive durchführen zu können, sollten weitere Recherchen die erste Priorität sein. Die wenigen Studien, die es gibt, zeigen jedoch eine wichtige ökologische Rolle der Moskitos; eine von Target Malaria veröffentlichte Studie zeigte, dass etwa 95 % der Larven des A. gambiae-Komplexes gefressen werden, bevor sie sich entwickeln¹¹. Darüber hinaus zeigte eine neuere Studie, dass die Anzahl und Vielfalt von Vögeln und Libellen nach dem Einsatz eines biologischen Insektizids in Frankreich zurückging¹². Auch die für das Ökosystem lebenswichtige Bestäubung ist gefährdet: Anopheles-Mücken sind nicht nur Beute für andere Insekten und Vögel, die Bestäuber sind, sondern brauchen auch Zucker zum Überleben. Die Mücken ernähren sich tatsächlich mehr vom Zucker im Nektar als von Blut. Dieses Verhalten kann auch eine direkte Rolle bei der Bestäubung spielen¹³.

Target Malaria hat vor kurzem den Schritt gemacht, die Ausbreitung ihres Gene Drives auf andere Stechmückenarten anzuerkennen¹⁴.  Das Hauptanliegen des Blogs und des Papiers scheint jedoch kaum mehr als ein Wortspiel und ein regulatorischer Schachzug in Bezug auf die Definition des „Zielorganismus“ zu sein, um die Risikobewertung weniger kompliziert zu gestalten. Fast unerwähnt blieb dabei das ökologische Risiko, die potenzielle ökologische Zerstörung, die sich aus der Freisetzung eines Gene Drives in einen “ durchlässigen “ Moskitoartenkomplex ergeben könnte.

Diese Frage muss von Entwickler:innen und Regulierungsbehörden ernst genommen werden. Malaria ist in der Tat ein ernstes Problem, aber das Risiko eines Zusammenbruchs der Umwelt für lokale Populationen, die unmittelbar auf ein gesundes, widerstandsfähiges Ökosystem angewiesen sind, könnte ebenso tödlich oder noch tödlicher sein. Da es jedoch unmöglich ist, Gene-Drive-Organismen vor ihrer offiziellen Freigabe in der freien Natur zu testen, könnte das Ausmaß dieses Risikos übersehen werden, bis es zu spät ist. Es liegt in der Natur der Sache, dass jede Freisetzung zu einer ungehinderten Ausbreitung führen könnte, da eine “ gentechnische Kettenreaktion “ ausgelöst wird. Die derzeit vorgeschlagenen Methoden zur Rückholbarkeit von Gene Drives sind rein theoretisch, nicht erprobt und daher unzureichend, um die Situation im Bedarfsfall zu bewältigen.

Dieses Eingeständnis der wahrscheinlichen Ausbreitung des Gene Drives und des anschließenden Zusammenbruchs des A.-gambiae-Komplexes sollte zu ernsthaften Fragen darüber führen, ob dies ein sicherer, vernünftiger Weg im Kampf gegen Malaria ist. Dieses Risiko ist nur eines von vielen in der Entwicklung von Gene Drives und ein vernachlässigter Bereich der Forschung. Diese unbeantworteten Fragen haben uns und viele andere dazu veranlasst, ein weltweites Moratorium für die Freisetzung von Gene Drives zu fordern, bis diese Risiken zufriedenstellend ausgeschlossen worden sind. Um mehr über unsere politischen Empfehlungen zu erfahren, klicken Sie hier.