Die Situation ist dringend. Im Juli letzten Jahres rief Panama den Tiergesundheitsnotstand aus, da es im ganzen Land zu Ausbrüchen von Rinderschneckenwürmern kam. Und in diesem Februar wurden in Costa Rica mehr als 200 Fälle von Schraubenwurmangriffen auf Tiere gemeldet, was die Regierung dazu veranlasste, ebenfalls den Notstand auszurufen. In Uruguay kosten Schraubenwurmfliegen die Viehwirtschaft jährlich 40 bis 154 Millionen US-Dollar. Der Agrarexport ist der Dreh- und Angelpunkt der uruguayischen Wirtschaft – über 80 % der Waren, die das Land exportiert, sind landwirtschaftliche Produkte. Rindfleisch, das 20 % davon ausmacht, hat einen jährlichen Wert von 2,5 Milliarden US-Dollar.
Das macht die Suche des Landes nach neuen Werkzeugen zur Bekämpfung der Schädlinge umso wichtiger, sagt Carmine Paolo De Salvo, Experte für ländliche Entwicklung beim IDB. “Der [Uruguayan] „Die Regierung steht ständig unter Druck, etwas dagegen zu unternehmen“, sagt er.
Seit Jahrzehnten versuchen Wissenschaftler, Schraubenwürmer zu bekämpfen. Eine Methode, die als sterile Insektentechnik (SIT) bekannt ist, wurde in den 1950er Jahren von Forschern des US-Landwirtschaftsministeriums entwickelt. Bei der SIT werden männliche Schraubenwurmfliegen mit Strahlung sterilisiert. Anschließend werden die DNA-geschädigten Männchen mit Flugzeugen auf das Befallsgebiet abgesetzt. Wenn sie sich mit wilden weiblichen Fliegen paaren, schlüpfen die produzierten Eier nicht, was das Populationswachstum verlangsamt und die Ausbreitung des Parasiten verhindert.
Dieser Ansatz hat in vielen Ländern, einschließlich Teilen Mittelamerikas, funktioniert und Millionen von Nutztieren und Wildtieren aus dem schmerzhaften Griff der Schädlinge befreit. In den USA funktionierte ein flächendeckendes Ausrottungsprogramm mit SIT so gut, dass das USDA 1966 den Schraubenwurm innerhalb der Landesgrenzen für ausgerottet erklärte. Die Vorteile für die Viehwirtschaft waren immens: Die Erzeuger sparten bis zu 900 Millionen US-Dollar und die Gesundheit von Wild- und Nutztieren verbesserte sich.
Selbst bei unfruchtbaren Männchen bleibt die Ausrottung von Schraubenwürmern jedoch eine hartnäckige Herausforderung. Um die Rückkehr der Schraubenwürmer zu verhindern, betreiben die USA – zusammen mit mittel- und südamerikanischen Ländern – an der Grenze zwischen Panama und Kolumbien immer noch eine permanente Sperrzone für sterile Fliegen, die jedes Jahr eine kontinuierliche Versorgung mit Milliarden von Fliegen erfordert. Diese Bemühungen sind zu teuer und einfach nicht wirksam genug, um den Schraubenwurm in Südamerika auszurotten, wo die Schädlinge fest etabliert und schwer zu überwachen sind, sagen Forscher. Daher wurde nach alternativen Tools gesucht.
Mit freundlicher Genehmigung von ALEJO MENCHACA
Es war Kevin Esvelt, ein Pionier bei CRISPR-Genantriebssystemen, der das Team als Erster auf die Idee brachte, eines zu verwenden. Esvelt hatte in den USA mit der Entwicklung lokalisierter Versionen von Gene Drives zur Bekämpfung der Lyme-Borreliose experimentiert, als er das Team uruguayischer Forscher auf einem Rundgang durch das MIT Media Lab traf. Kurz nach diesem Treffen saß Esvelt im Flugzeug nach Uruguay, wo er Menchaca traf und uruguayische Beamte davon überzeugte, ein Gene-Drive-Projekt zur Ausrottung von Schraubenwürmern zu starten. Dies hätte gegenüber SIT den Vorteil, dass SIT zwar die Anzahl erfolgreicher Geburten reduziert, die durch den Gene Drive verursachte Unfruchtbarkeit jedoch über mehrere Generationen hinweg andauert.
Das Team möchte einen Ansatz nutzen, den Scott erfolgreich für Nutztierschädlinge entwickelt hat. In einer aktuellen Studie testeten Scott und sein Team es an der Tüpfelflügeldrosophila, einer invasiven Fliege, die weichschalige Früchte befällt. Der Gene Drive, den sie für diese Studie entwickelten, enthielt eine bearbeitete Version des sogenannten Doublesex-Gens, das für die Fortpflanzung der Fliege unerlässlich ist. In Käfigversuchen kombinierten sie die manipulierte Fliegenpopulation mit einer Population, die nicht über die Genänderungen verfügte, und ahmten so eine Freisetzung in der realen Welt nach. Sie fanden heraus, dass der Gene Drive mit einer Rate von 94 bis 99 % kopiert wurde – über der Effizienz, die sie erwartet hatten. „Es war der erste wirklich effiziente Genantrieb zur Unterdrückung eines landwirtschaftlichen Schädlings“, sagt Scott. Er hofft, dass eine ähnliche Technik auch bei Schraubenwürmern funktioniert und es Forschern ermöglicht, sicherere Tests durchzuführen.
Es wird kein schneller Prozess sein. Der Zusammenbau des Gene-Drive-Systems, seine Tests und die Sicherstellung der Genehmigungen für die Feldfreigabe könnten viele Jahre dauern, sagt Jackson Champer, ein Forscher an der Peking-Universität in Peking, der nicht zum uruguayischen Team gehört. „Es ist keine leichte Aufgabe; Es gab viele gescheiterte Versuche von Gene Drives.“