Luke Alphey
Genetisch veränderte Moskitos zur Bekämpfung von Dengue-Fieber
Finalist des Europäischen Erfinderpreises 2015
Seit mehr als zehn Jahren befasst sich Luke Alphey mit der Sterile-Insekten-Technik (SIT), einer altbekannten Methode, die den natürlichen Fortpflanzungsinstinkt der Stechmücken nutzt, um sie durch sterile Individuen auszurotten. Im Rahmen der Forschungen mit seinem Kollegen Dean Thomas an der University of Oxford und in ihrem späteren Spin-off-Unternehmen Oxitec Limited haben die beiden Wissenschaftler eine Methode entwickelt, mit der männliche Stechmücken der Spezies Aedes aegypti gentechnisch "sterilisiert" werden können: Ihre Nachkommen sterben, bevor sie die Geschlechtsreife erreichen.
Gesellschaftlicher Nutzen
Nach Malaria ist Denguefieber weltweit die zweithäufigste von Mücken übertragene Krankheit. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) schätzt, dass sich jedes Jahr zwischen 50 und 100 Millionen Menschen mit dem Virus infizieren und rund 25 000 daran sterben. Noch schwerwiegender ist, dass die Neuinfektionen zunehmen. Die Zahl der Länder, in denen Dengue-Epidemien aufgetreten sind, hat sich seit den 1970er-Jahren verzehnfacht. Denguefieber ist damit die sich am schnellsten ausbreitende mückenbedingte Krankheit der Welt.
Eines der größten Probleme der Gesundheitsbehörden liegt darin, dass Denguefieber bisher nicht heilbar ist und die Bevölkerung nicht vor einer Ansteckung geschützt werden kann. Ein wirksamer Impfstoff konnte bisher nicht entwickelt werden, da Dengue über vier verschiedene Virus-Serotypen übertragen werden kann. Wer einmal mit einem Virenstamm infiziert wurde, läuft sogar Gefahr, bei einer späteren Ansteckung mit einem anderen Virenstamm noch schwerer zu erkranken.
Wirtschaftlicher Nutzen
Der WHO zufolge besteht für bis zu 40 % der Weltbevölkerung, also rund 2,5 Milliarden Menschen, die Gefahr einer Ansteckung mit dem Denguefieber. Die jährliche wirtschaftliche Belastung durch diese Krankheit wird allein für den amerikanischen Kontinent auf rund 1,72 Mrd. EUR (2,1 Mrd. USD) geschätzt.
Unterstützt wird Oxitec durch den britischen Forschungsrat für Biotechnologie und Biologische Forschung (BBSRC), den größten Förderer nicht-medizinischer Bioforschung in Großbritannien, sowie die Bill & Melinda Gates Foundation. Im Juni 2014 wurde eine Investitionsrunde in Höhe von 7,7 Mio. EUR (6,1 Mio. GBP) abgeschlossen, und die Technologie steht nun kurz vor der Vermarktung.
Für den wohl bisher größten Feldversuch mit sterilisierten Stechmücken hat das Florida Keys Mosquito Control Department (FKMCD) bei der US-amerikanischen Nahrungs- und Arzneimittelbehörde FDA die Genehmigung für eine Testfreisetzung ab 2015 beantragt.
Funktionsweise
In die Eier der Stechmücken werden geringste Mengen genetisch veränderter DNS injiziert. Die Larven nehmen sie in ihre Zellstruktur auf, wo sie anschließend in die Genome kopiert wird. Der Großteil der Larven wird diese Fremd-DNS zwar abstoßen, doch reicht es zur Gründung einer neuen, sterilen Kolonie aus, wenn nur eins von tausend Eiern die DNS aufnimmt.
Nachdem die DNS in jede Zelle kopiert wurde, wird die Produktion eines Proteins namens tTAV ausgelöst, das die Zellentwicklung negativ beeinflusst.
In Gefangenschaft werden die Stechmücken mit dem Antibiotikum Tetracyclin gefüttert, damit das Protein tTAV vorübergehend unwirksam wird. Daher können sich die Tiere normal entwickeln und fortpflanzen.
In der Natur hingegen führt das Fehlen von Tetracyclin zur Produktion von tTAV, das die normalen Zellprozesse hemmt, sodass die für das Überleben der Zellen bei den Stechmücken verantwortlichen Gene deaktiviert werden.
Die Erfinder
Alphey hat ursprünglich als wissenschaftlicher Direktor bei Oxitec gearbeitet, er war Mitbegründer der Firma und ist nun Aufsichtsratsmitglied. Alphey erhielt einen Doktortitel der Universität von Dundee und forschte daraufhin am Imperial College London und der Universität von Dundee. 1997 wurde er wissenschaftlicher Mitarbeiter am MRC und später Genetiker bei der zoologischen Abteilung der Universität von Oxford, wo er momentan Gastprofessor ist. Er arbeitet am Pirbright Institute und treibt dort die Forschung zur genetischen Kontrolle von Insektenplagen voran.
Wussten Sie das?
Die Spezies Aedes aegypti besitzt mehrere Eigenschaften, die eine Kontrolle erschweren, und ist ein nahezu perfekter Vektor für die Übertragung von Denguefieber, Gelbfieber und Chikungunyafieber. Im Gegensatz zu anderen Stechmückenarten legt sie ihre Eier bevorzugt in kleinsten Pfützen ab, beispielsweise in alten Autoreifen oder Dachrinnen. Auch das Schlafen unter Moskitonetzen bietet keinen Schutz: Anders als die Spezies Anopheles, die überwiegend nachtaktiv ist und Malaria überträgt, ist Aedes aegypti bei Tag aktiv und hat im Laufe der Zeit eine Vorliebe für menschliches Blut entwickelt.
Inventors revisited
In 2020 hat das EPA ehemalige Finalist(inn)en und Gewinner(inn)en erneut kontaktiert, nach ihren Ansichten zu den Trends bei Innovationen und geistigem Eigentum befragt und dabei seltene Einblicke in die neuesten Forschungsprojekte und Erfindungen gewonnen.

Kleine Änderung, große Wirkung
Insektizide mögen zwar helfen, die Verbreitung von durch Mücken übertragenen Krankheiten zu verhindern, doch laut Luke Alphey besteht eine noch bessere Lösung in der genetischen Mückenkontrolle. Gelingt es zu verhindern, dass sich die Insekten vermehren oder mit der Krankheit überhaupt erst anstecken, so kann man die Übertragung von Gelbfieber oder des Zika-Virus auf den Menschen verlangsamen.

Talk innovation
Für die Hälfte der Weltbevölkerung besteht die Gefahr einer Ansteckung mit dem Denguefieber, einer tödlichen durch Moskitos übertragenen Virusinfektion. Luke Alphey hat zwei Jahrzehnte damit verbracht, DNA-basierte Lösungen zu entwickeln, um die Ausbreitung der Krankheit zu verlangsamen. Seine aktuelle Forschung beschäftigt sich mit Genantrieben und Techniken, die dafür sorgen könnten, dass unter den Moskitos nützliche Eigenschaften weitergegeben werden.
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