毎年、他のどの動物よりも多くの人々の命を奪っている蚊。その蚊が媒介するマラリアとの闘いは、殺虫剤や治療薬への耐性が広がることで、近年ますます困難を極めています。しかし、この絶望的な状況を打破するかもしれない画期的な技術が開発されました。たった1つの分子を入れ替えるだけで、蚊を「マラリアを運べない体」に変えることができるというのです。
カリフォルニア大学サンディエゴ校、ジョンズ・ホプキンス大学、カリフォルニア大学バークレー校、そしてサンパウロ大学の研究者たちが、蚊によるマラリアの伝播を遺伝的にブロックする新しい手法を開発しました。蚊は依然としてマラリア患者を刺して血液中から原虫を体内に取り込みますが、その原虫を他の人に広めることはできなくなります。この新しいシステムは、マラリアへの耐性を持つ形質を蚊の集団全体に遺伝的に広げ、最終的にその地域の蚊が病気を媒介しなくなるように設計されています。
この画期的な研究は、カリフォルニア大学サンディエゴ校の生物学者であるジーチエン・リー氏（Zhiqian Li）とイーサン・ビア教授（Ethan Bier）、そしてジョンズ・ホプキンス大学のユエメイ・ドン氏（Yuemei Dong）とジョージ・ディモプロス教授（George Dimopoulos）によって主導されました。彼らは、CRISPRをベースとした遺伝子編集システムを構築し、蚊の体内にあるたった1つの分子を変化させることで、マラリア原虫の伝播プロセスを阻止することに成功しました。
「蚊のたった1つのアミノ酸を、マラリア原虫に感染しなくなる別の自然な変異体に置き換え、その有益な形質を蚊の集団全体に広げることは、まさにゲームチェンジャーです」と、カリフォルニア大学サンディエゴ校 生物科学部 細胞・発生生物学部門のビア教授は語ります。「この、たった1つの小さな変化が、これほど劇的な効果をもたらすとは信じがたいことです。」
新たに開発されたシステムは、「遺伝子のハサミ」とも呼ばれるCRISPR-Cas9とガイドRNAを用いて、蚊のゲノムの正確な位置を切断します。そして、マラリアを伝播する不要なアミノ酸を、伝播しない有益なバージョンに置き換えるのです。
このシステムが標的とするのは、「FREP1」として知られるタンパク質を産生する遺伝子です。このタンパク質は、蚊が発育し、吸血する際に役立ちます。新しいシステムは、FREP1タンパク質内にあるL224として知られるアミノ酸を、Q224と呼ばれる遺伝的変異体、すなわちアレルに入れ替えます。病気を引き起こす原虫は、このL224を利用して蚊の唾液腺へと泳いでいき、そこで次の人や動物に感染させる機会をうかがっています。
ジョンズ・ホプキンス大学 ブルームバーグ公衆衛生大学院 分子微生物学・免疫学部門およびマラリア研究所の教授であるディモプロス氏の研究室は、アジアにおけるマラリア伝播の主要な媒介者であるコガタハマダラカの系統をテストしました。その結果、L224からQ224への切り替えが、2種類の異なるマラリア原虫が唾液腺に到達するのを効果的にブロックし、それによって感染を防ぐことができることを発見しました。
「このアプローチの素晴らしい点は、自然に存在する蚊の遺伝子アレルを活用している点にあります」とディモプロス教授は言います。「たった1つの正確な微調整で、私たちはそれを複数のマラリア原虫種、そしておそらくは多様な蚊の種や集団にも対抗できる強力な盾に変えたのです。これは、この病気を制御するための適応可能で現実的な戦略への道を開くものです。」
一連の追跡試験で、研究者たちは、この遺伝的な切り替えが原虫の感染能力を妨げる一方で、蚊の正常な成長や繁殖は変わらないままであることを見出しました。FREP1タンパク質は、マラリア原虫に利用される役割とは別に、蚊の生物学において重要な役割を果たしていますが、新たに入れ替えられたQ224変異体を持つ蚊は、元のL224アミノ酸を持つ蚊と同様の適応度を示しました。これは重要な成果です。
研究者たちは、遺伝子ドライブと同様に、蚊の子孫がQ224アレルを遺伝的に受け継ぎ、それを集団全体に広めてマラリア原虫の伝播を食い止めるための技術、「アレル・ドライブ」を考案しました。この新しい手法は、ビア教授の研究室で最近設計された、農作物の害虫における殺虫剤耐性を遺伝的に逆転させるシステムに類似しています。
「その先行研究では、私たちは自己消去型のドライブを作成し、ミバエの集団を殺虫剤耐性から元の殺虫剤感受性の状態に戻しました。その後、その遺伝子カセットは消え去り、野生に戻された昆虫集団だけが残ります」とビア教授は言います。「同様のファントムドライブシステムを使えば、蚊の集団を、原虫耐性を持つFREP1Q変異体を保有するように転換できる可能性があります。」
研究者たちはL224からQ224への切り替えの有効性を実証しましたが、なぜこの変化がこれほど効率的に機能するのかは、まだ完全には解明されていません。Q224アミノ酸がどのようにして原虫の感染経路をブロックするのかについての研究が現在進行中です。
「このブレークスルーは、研究機関を超えたシームレスなチームワークとイノベーションの賜物です」とディモプロス教授は述べます。「私たちは共に、自然自身の遺伝的ツールを活用して、蚊をマラリアとの闘いにおける味方に変えたのです。」
この研究成果は、2025年7月23日に科学雑誌Natureに掲載されました。このオープンアクセスの論文は、「Driving a Protective Allele of the Mosquito FREP1 Gene to Combat Malaria（マラリアと闘うために蚊のFREP1遺伝子の保護的アレルをドライブする）」と題されています。
