Culex-muggen verspreiden het West-Nijlvirus. Foto met dank aan CDC via ISRAEL21C
Het dodelijkste dier ter wereld is geen haai, tijger of zelfs een giftige slang. Het is de vrouwelijke mug.
Wanneer dit vervelende insect je bloed zuigt om haar te helpen haar eieren te leggen, kan ze je infecteren met mogelijk dodelijke ziekten, waaronder malaria, dengue, zika- en West-Nijlvirussen, lymfatische filariasis (LF) en meer.
Volgens de American Mosquito Control Association worden elk jaar meer dan 1 miljoen mensen gedood door muggen.
Volgens de Amerikaanse Centers for Disease Control and Prevention loopt momenteel de helft van de wereldbevolking het risico op malaria en loopt 40 procent het risico op dengue. LF treft mensen in 72 landen en is wereldwijd een belangrijke oorzaak van blijvende invaliditeit.
Het West-Nijlvirus is de belangrijkste door muggen overgedragen ziekte in de continentale VS, met een piek in de zomer- en vroege herfstmaanden.
Eerder dit jaar publiceerde het medische tijdschrift The Lancet een studie die aantoont dat naarmate de wereld opwarmt door klimaatverandering, de lengte van het muggenseizoen en de geografische verspreiding van door muggen overgedragen ziekten toeneemt en ziekten op nieuwe locaties opduiken of opnieuw de kop opsteken. in gebieden waar ze waren uitgeroeid.
Uit de studie bleek dat tegen 2070 de bevolking met een risico op malaria en knokkelkoorts waarschijnlijk met 4,7 miljard mensen zou toenemen.
Israëlische wetenschappers en ondernemers begrijpen de problemen en risico's en hebben een reeks ingenieuze oplossingen voor dit groeiende probleem ontwikkeld.
Genetische muggenbestrijding
Prof. Philippos Aris Papathanos, hoofd van het Insect Genetics Lab van de Hebreeuwse Universiteit. Foto via ISRAEL21C
Prof. Philippos Aris Papathanos, hoofd van het Insect Genetics Lab van de Hebreeuwse Universiteit, kreeg een Bill & Melinda Gates Foundation-beurs om nieuwe genetische benaderingen te ontwikkelen voor het beheersen van malariamuggenpopulaties.
"We bouwen een moderne variant van een oud idee dat al sinds de jaren vijftig bestaat: muggen bestrijden door hun genetica aan te passen en te manipuleren", vertelt Papathanos aan ISRAEL21c.
Hij legt uit dat het steriliseren en loslaten van individuele mannelijke muggen in theorie leidt tot de ineenstorting van de populatie. Maar deze tactiek blijkt moeilijk op te schalen naar het noodzakelijke niveau van een hele stad, land of continent.
In plaats van sterilisatie gebruikt het laboratorium van Papathanos de allernieuwste CRISPR-technologie om het Y-chromosoom van mannelijke malariamuggen aan te passen, zodat ze alleen mannelijke baby's krijgen en die zonen het gewijzigde chromosoom erven.
Na verloop van tijd zullen er geen vrouwtjes meer zijn en dus geen ziekte overdragende beten meer.
“Deze methode kan de populatie sterker onderdrukken omdat de genen zijn ontworpen om zich door de populatie te verspreiden. We hoeven niet op te schalen als we het systeem efficiënter maken met zo min mogelijk insecten”, zegt Papathanos.
Hij werkt sinds 2005 aan dit probleem, na het behalen van zijn doctoraat aan het Imperial College London.
“Het veld is ongeveer vijf jaar verwijderd van een proof of principle klaar in het lab. Wanneer het in het veld wordt toegepast, is een andere zaak”, zegt hij.
“Voor de releases zijn mensen met verschillende achtergronden nodig, zoals sociale wetenschappers, lokale belanghebbenden, evolutiebiologen en ecologen. Rond dit idee groeit een hele gemeenschap.”
Terwijl Papathanos aan zijn methode voor genetische modificatie werkt, streven verschillende Israëlische bedrijven naar methoden om muggen te bestrijden, waaronder de "steriele insectentechniek" (SIT). Vrouwtjesmuggen paren maar één keer, en als ze paren met een gesteriliseerd mannetje komen hun eieren niet uit. Mannetjes kunnen worden gesteriliseerd door bestraling of genetische modificatie.
Senecio Robotics' industriële productie van steriele muggen maakt gebruik van computervisie langs onder druk staande transportbanden om de vrouwtjes te verwijderen en de gesteriliseerde mannetjes te verpakken voor grootschalige ongediertebestrijdingsoperaties.
"Stel je productielijnen voor voedsel of medicijnen voor, alleen wat er op de transportbanden draait, zijn niet-bijtende mannelijke muggen die klaar zijn om te worden gebotteld voor hun vrijlating. De gepatenteerde technologie maakt de verwerking van miljoenen muggen mogelijk, waarbij kwaliteitsborging, het tellen en verwijderen van resterende vrouwtjes worden gecombineerd”, zegt CEO Hanan Lepek.
“Het mooie is hoe flexibel en modulair het ontwerp is. In principe kun je je muggenlarve naar eindpunten sturen waar ze tevoorschijn komen, geteld, geïdentificeerd en verpakt worden of een centrale locatie hebben waar muggen worden gebotteld en vervolgens weer vrijgelaten.”
Senecio heeft patenten op zijn innovaties voor het kweken van insecten, neurale netwerken die muggensoorten classificeren, automatisch bottelen, missieplanning en vrijlating uit de grond of de lucht. “Wij zijn het enige bedrijf dat muggen uit vliegende vliegtuigen kan bevrijden”, zegt Lepek.
Opgericht in 2014 en ondersteund door Amerikaanse en Europese VC's, de Israel Innovation Authority, het Horizon 2020-programma van de Europese Unie en de BIRD Foundation, heeft Senecio onlangs een modulaire unit ontwikkeld voor het produceren, sorteren en verpakken van miljoenen steriele muggen per week, waardoor de kosten drastisch worden verlaagd .
Klanten kunnen de fabrieksunits bedienen of steriele muggen in flessen kopen via een abonnementsmodel. Elke bus is gevuld met honderden muggen, tegen een prijs die vergelijkbaar is met het vrijkomen van insecticiden.
"We zullen de kosten van de steriele mug naar iets brengen dat steden zich eindelijk kunnen veroorloven, zodat de hele operatie eindelijk voor alle burgers toegankelijk zal zijn", zegt Lepek. Senecio heeft pilots gepland in Europa en de Verenigde Staten.
Het bedrijf biedt ook de eerste in zijn soort geautomatiseerde kaarttechnologie om te laten zien waar de muggen zich bevinden, gesynchroniseerd met het vrijlatingsplan om de vermindering van de muggenpopulatie te volgen.
“Gezondheidsautoriteiten hebben bewakingsprogramma's over de hele wereld die de bugs handmatig tellen met een pincet. We zetten dat proces in de cloud en laten de robot de saaie en saaie taken uitvoeren van het scheiden van muggen en het identificeren van de gewone muggen", zegt Lepek.
Als SIT milieuvriendelijk en effectief is, "waarom zit het dan nog vast in de proeffase? Omdat je ervoor moet zorgen dat je alleen mannen vrijlaat , en geslachtssortering is een knelpunt”, zegt Vic Levitin, CEO van Diptera.ai uit Jeruzalem.
“Muggen hebben een korte levensduur, dus normaal gesproken heb je een productiefaciliteit voor muggen nodig in de buurt van de uitzetplaats. Onze innovatie is het efficiënt en nauwkeurig sorteren van geslachten in het larvale stadium, dat twee weken duurt. We kunnen de larven massaal produceren in een centrale faciliteit en ze naar verschillende landen verzenden."
Diptera's sorteermachine voor muggenlarven. Foto met dank aan Diptera.ai via ISRAEL21C
Abonnees ontvangen containers met een datum waarop staat wanneer de muggen klaar zijn om te worden losgelaten. "Binnen hebben ze voedsel en water", zegt Levitin. "Als ze klaar zijn om uit te komen, laat je het water weglopen en vliegen de muggen eruit."
Deze regeling, zegt Levitin, "drijft de kosten zo laag dat we nieuwe markten kunnen betreden, zelfs particuliere huiseigenaren. Het marktonderzoek van Diptera.ai heeft aangetoond dat onze oplossing 20 keer goedkoper is dan bestaande SIT-methoden.”
Diptera.ai, die in oktober 2020 afstudeerde van de IndieBio-versneller en onlangs een zaadronde van $ 3 miljoen afsloot , zou zijn geslachtssortering in larvenstadium kunnen implementeren voor biologische bestrijding van vele soorten insecten, waaronder huishoudelijke en landbouwplagen.
Levitin voorspelt dat methoden om muggen te bestrijden zonder pesticiden op steeds meer plaatsen nodig zullen zijn, aangezien klimaatverandering het probleem verergert.
"Tegen 2050 zal de helft van de wereldbevolking - inclusief de VS en Europa - in gebieden leven die warm genoeg zijn voor ziekteverspreidende muggen", zei hij.
