Buzz
Muỗi Aedes aegypti không chỉ là một phiền toái—nó còn là kẻ mang dengue, sốt vàng, chikungunya và virus Zika. Được phân biệt bởi vằn đen và trắng trên chân, loài muỗi này là một trong những loài nguy hiểm nhất đối với con người.
Tại thành phố Indaiatuba của Brazil, một nỗ lực đang diễn ra để tiêu diệt những loài côn trùng này trước khi chúng có cơ hội lây lan bệnh tật. Vũ khí: nhiều hơn là muỗi Aedes aegypti nhưng đã được kỹ thuật gen để tiêu diệt loài của chính họ. Được sản xuất bởi công ty công nghệ sinh học Anh Oxitec, những loài muỗi này có vẻ như đang hoạt động.
Những loài muỗi được chỉnh sửa mang một gen tự giới hạn tổng hợp nguyên tử giống như ngăn chặn con cái sinh sản. Điều này rất quan trọng, vì chỉ có con cái mới đốt và truyền bệnh. Trong một nghiên cứu mới, các nhà khoa học tại công ty đã chỉ ra rằng các loài côn trùng được kỹ thuật của họ có khả năng giảm dân số muỗi Aedes aegypti tại địa phương lên đến 96% trong 11 tháng ở các khu vực họ được phóng thích.
“Đây là khu vực có mức độ cao của Aedes aegypti, và định kỳ họ có đợt bùng phát sốt xuất huyết,” nói Nathan Rose, trưởng chương trình phòng sốt rét tại Oxitec. Trên thực tế, mùa hè này, Bộ Y tế Brazil báo cáo rằng số ca mắc sốt xuất huyết đang tiếp tục lan rộng ở cả năm vùng của đất nước. Từ ngày 1 tháng 1 đến ngày 31 tháng 5, Brazil có hơn 1,1 triệu ca—tăng 198% so với cùng kỳ năm 2021. Trong 5 tháng đó, căn bệnh gây sốt cao, phát ban, đau cơ bắp và khớp đã giết chết 504 người.
Để nghiên cứu, được thực hiện trong những năm 2018 và 2019, công ty đã chọn bốn khu dân cư đông đúc với mức độ cao của Aedes aegypti. Ở hai khu, các nhà khoa học đã phóng thích một “liều lượng” 100 con muỗi đực cho mỗi cư dân mỗi tuần. Ở những nơi khác, họ đã tăng số lượng lên 500 con.
Các con đực đã được chỉnh sửa phối giống với cái hoang, nhưng gen tự giới hạn ngăn chặn con cái con không thể sống sót. Gen này, được kỹ thuật trong phòng thí nghiệm nhưng dựa trên các yếu tố được tìm thấy trong E. coli và virus herpes simplex, gây cho tế bào con cái sản xuất nhiều protein gọi là tTAV. Điều này làm gây trở ngại với khả năng sản xuất các protein cần thiết khác để phát triển. Kết quả là, con cái chết trước khi trưởng thành và bắt đầu đốt. Con đực sống sót, mang theo một bản sao của gen tự giới hạn mà chúng có thể truyền đi sau này.
Để xác định độ hiệu quả của những con muỗi đực tự giới hạn này, các nhà khoa học phải đánh giá dân số muỗi địa phương trước và sau thí nghiệm. Họ entiether lôi cuốn, bẫy và đếm số muỗi trưởng thành trong một khu vực, hoặc thiết lập bẫy đầy nước, sau đó đếm số trứng cái đẻ vào đó. Sau đó, họ suy ra để có được ước lượng về dân số. (Nhóm Oxitec đã sử dụng phương pháp trứng.)
Nghiên cứu này phát hiện rằng trong mùa muỗi cao điểm, kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4 tại Brazil, dân số muỗi được xử lý bị ức chế trung bình 88%, và trong một số trường hợp lên đến 96%, so với khu phố không được xử lý làm nhóm kiểm soát.
Thú vị thay, liều lượng của muỗi dường như không ảnh hưởng đến hiệu quả của phương pháp. “Có một số hạn chế về số lượng muỗi cái có mặt ở môi trường, và điều quan trọng là bạn tối đa hóa cơ hội gặp gỡ một trong những con muỗi cái ‘thân thiện’ được phát hành, như chúng tôi gọi họ,” Rose nói. “Chúng tôi nghĩ rằng miễn là bạn có nhiều hơn các con muỗi cái ‘thân thiện’ này ở môi trường so với các con muỗi đực hoang dã, khả năng là nhiều hơn rằng muỗi cái sẽ tìm thấy một trong những con muỗi đực Oxitec này.” Thực tế, Rose nghĩ rằng có thể phát hành thậm chí ít hơn muỗi để có hiệu quả tương tự.
Giống như các quốc gia khác, Brazil tiến hành việc phun thuốc diệt côn trùng quy mô lớn để kiểm soát muỗi gây hại. Aedes aegypti đã từng bị diệt trừ ở hầu hết Nam Mỹ sau khi sử dụng rộng rãi chất độc hại DDT vào những năm 1950. Nhưng sau khi các tác động hại khỏe và môi trường của hóa chất này được biết đến, việc phun đã bị dừng lại và muỗi nhanh chóng phục hồi. Ngày nay, pyrethroids thường được sử dụng để kiểm soát muỗi, nhưng muỗi ngày càng phát triển kháng thuốc diệt muỗi này.
Raul Medina, một nhà côn trùng học tại Đại học Texas A&M, mô tả thuốc diệt côn trùng như một phương pháp “gõ đầu vào vỡ toạc” để kiểm soát bệnh tật vì chúng ảnh hưởng đến côn trùng ngoài muỗi và có thể trôi dạt đến các khu vực bên ngoài nơi phun. Tiếp xúc cao với chúng đã được chỉ ra là gây đau đầu, đau mắt, chói lóa, tiêu chảy và vấn đề hô hấp. Đối với ông, muỗi được biến đổi gen đại diện cho một lựa chọn hướng đến mục tiêu hơn mà không có nguy cơ về sức khỏe hoặc môi trường. “Sự giảm được đạt được tương đương với việc giảm thuốc diệt côn trùng, điều đó thực sự ấn tượng,” Medina nói, người không tham gia vào nghiên cứu này.
Monika Gulia-Nuss, giáo sư trợ giảng ngành sinh học phân tử và sinh học tại Đại học Nevada nghiên cứu về muỗi và các bệnh truyền nhiễm qua vector, cẩn trọng hơn về kết quả. “Đó chỉ là một khu vực rất nhỏ trong một thời gian ngắn,” bà nói. “Đó là một bước tiến theo hướng đúng, nhưng sẽ cần nhiều công việc hơn.” Bà muốn thấy tỷ lệ ức chế tương tự trên một khu vực địa lý lớn hơn trong một thời gian nghiên cứu dài hơn.
Oxitec đã tiến hành các thử nghiệm trường hợp trước đó cho thấy công nghệ của họ có thể giảm dân số muỗi địa phương, nhưng đây là nghiên cứu đầu tiên được công bố triển khai trứng thay vì con đực trưởng thành. Các thử nghiệm trước đó, với phiên bản muỗi được kỹ thuật hóa trước đó, yêu cầu các nhà khoa học ấp trứng trong phòng thí nghiệm, sắp xếp chúng theo giới tính và phóng thí nghiệm các con đực trong khu vực thử nghiệm. Bây giờ, các quả trứng được cung cấp trong một hộp chỉ cần thêm nước, điều này rẻ hơn và ít tốn sức lao động hơn. Chỉ sau vài ngày khi các nhà khoa học thêm nước, các con muỗi đực ấp và tìm kiếm bạn đẻ. (Oxitec đã nhận được sự chấp thuận để bán sản phẩm từ các cơ quan quản lý chính phủ Brazil vào năm 2020, và các hộp trứng hiện đã có sẵn cho doanh nghiệp và hộ gia đình.)
Medina cho biết chiến lược hộp có thể mang lại lợi ích cho các nước nghèo hơn vì nó yêu cầu ít lao động hơn để triển khai. Nhưng tần suất cần phải làm mới hộp để kiểm soát dân số muỗi địa phương có thể làm trở ngại cho việc áp dụng chúng. “Vẫn cần rất nhiều sức lực thủ công, rất nhiều lần phóng qua thời gian,” Gulia-Nuss nói về phương pháp của Oxitec. Ngược lại, thuốc diệt côn trùng được phun một lần mỗi mùa.
Muỗi đực có tuổi thọ ngắn như vậy—chỉ từ bảy đến mười ngày—và đặc điểm tự giới hạn này trở nên ít phổ biến hơn trong mỗi thế hệ muỗi đực tiếp theo. Cuối cùng, nó sẽ phai nhạt trong bể gen. Điều đó có nghĩa là cần phải phóng thí nghiệm nhiều hơn.
Sau một quá trình đánh giá dài, các cơ quan liên bang tại Hoa Kỳ đã chấp thuận các thử nghiệm trường hợp với muỗi Oxitec vào năm 2020. Các cơ quan quản lý kết luận rằng chúng không gây nguy hiểm cho sức khỏe con người hay môi trường, và trong một tuyên bố vào tháng Ba này, Cơ quan Bảo vệ Môi trường viết rằng “việc sử dụng muỗi được sửa đổi theo loài có thể giảm việc sử dụng thuốc diệt muỗi.”
Các cuộc phóng thí nghiệm bắt đầu vào năm 2021 trên các khu đất của những tình nguyện viên địa phương tại Florida Keys. Nhưng dự án đã nhận được sự phản đối từ các cư dân khác, họ lo ngại về những hậu quả không biết trước, như liệu muỗi được kỹ thuật hóa có thể gây hại cho con người hoặc hệ sinh thái, đặc biệt là các loài động vật khác ăn muỗi.
Tại California, Sở Quản lý Thuốc diệt côn trùng của bang hiện đang xem xét đơn xin của Oxitec để thử nghiệm phát hành thử nghiệm ở đó. Trước đó vào tháng này, các nhà lập pháp tiểu bang đã gửi thư đến sở yêu cầu hoãn việc phát hành muỗi, đề cập đến lo ngại về “an toàn, tác động môi trường và khả năng quản lý và kiểm soát muỗi được kỹ thuật hóa gen.”
Medina cho rằng đã có nhiều sự phản đối hơn ở Mỹ, nơi số ca dengue và các bệnh truyền nhiễm qua muỗi khác không phổ biến, mặc dù ông nói rằng mọi người có thể chấp nhận công nghệ nếu nó được chứng minh hoạt động ở Florida và California cũng tốt như ở Brazil. Tuy nhiên, vẫn còn một câu hỏi lớn chưa được giải đáp: việc phát hành muỗi này có thực sự giảm sự lây nhiễm bệnh hay không. Oxitec chưa tiến hành nghiên cứu về tác động của muỗi của họ đối với sức khỏe cộng đồng.
Và thậm chí việc diệt muỗi trong một khu vực cụ thể cũng không nhất thiết là diệt trừ các bệnh họ truyền, vì muỗi luôn có thể di cư. “Mỗi khi bạn đối mặt với một vấn đề phức tạp, bạn cần mong đợi một câu trả lời phức tạp, và kiểm soát muỗi là một ví dụ hoàn hảo cho điều đó,” Medina nói.
