Edytowanie genomu cRISPR: zwalczanie choroby

Czy edycja genu może być odpowiedzią na rozprzestrzenianie się chorób przenoszonych przez komary, takich jak wirus Zika i gorączka denga?

Nowo odkryty gen przełącznika głównego może dać ludziom przewagę w stuletnich wojnach przeciwko owadom - i zdolność do walki z owadami w mniej kosztowny, bardziej skuteczny sposób.

ReklamaReklama To dobra wiadomość od entomologa i biochemika z Virginia Tech, którego przełom w redagowaniu genów został nakreślony w recenzji opublikowanej dzisiaj w czasopiśmie Trends in Parasitology.

Współautorzy Zach N. Adelman, dr, profesor nadzwyczajny entomologii i dr Zhijian Tu, profesor biochemii, wierzą w odkrycie czynnika determinującego mężczyzn w komarach, w połączeniu z genem system CRISPR-Cas9 może potencjalnie zmusić populacje komarów do produkcji mniejszej liczby samic i większej liczby samców.

Komary żeńskie są przekaźnikami Zika, żółtej febry, malarii, Chikungunya i gorączki denga.

Reklama Wirus Zika i inne niebezpieczne choroby rozprzestrzeniają się tylko na jednym z 3 500 gatunków komarów, Aedes aegypti lub azjatyckich komarów tygrysich, powszechnych w Stanach Zjednoczonych.

Czytaj więcej: Czy komary są najbardziej niebezpiecznym zwierzęciem na Ziemi? »

reklamaReklama

Jak komarom "Nix"

Odkrycie przez Adelmana i Tu pierwszego czynnika determinującego samca, znanego również jako czynnik M, w komarach nazywa się Nix. Został zgłoszony w maju 2015 r. W głośnym badaniu w czasopiśmie Science.

Naukowcy odkryli, że kiedy Nix był eksprymowany w żeńskich zarodkach, generował rozwój wewnętrznych i zewnętrznych męskich genitaliów.

Naukowcy odnieśli sukces w związku z niedawnymi próbami kontrolowania genetycznej gorączki denga poprzez uwalnianie sterylnych, transgenicznych komarów, jak podają autorzy raportu.

Ale stosowane metody są kosztowne i niepraktyczne, ponieważ wymagają długotrwałego uwalniania owadów i są trudne do osiągnięcia na dużą skalę.

Okazało się to obiecującym, łatwym, skutecznym i precyzyjnym podejściem do wprowadzania mutacji w praktycznie dowolnym genomowym miejscu w szerokim zakresie organizmów, w tym komarów. Zhijian Tu, Virginia Tech

Naukowcy z Virginia Tech odkryli lepszy sposób walki ze śmiercionośnymi owadami.

ReklamaReklama "Bardziej skuteczne i mniej kosztowne podejście może polegać na kierowaniu genami męskości za pomocą systemu CRISPR-Cas9", powiedział Tu Healthline. "Okazało się to obiecującym, łatwym, skutecznym i precyzyjnym podejściem do wprowadzania mutacji w praktycznie dowolnym genomowym miejscu zainteresowania w szerokim zakresie organizmów, w tym komarów. "

" Komary są takie jak my.Mają dwie kopie każdego z ich chromosomów "- dodał Adelman w wywiadzie dla Healthline. "Dodanie genu Nix powinno zmusić wszystkie komary do rozwoju jako samce. "

Używając obecnych metod, każda generacja sterylnych komarów musi być hodowana w fabryce i wypuszczona. Samce są fizycznie oddzielone od samic w fabryce.

Ogłoszenie

"Dzięki metodzie" jazdy z męskością ", samice nie muszą być sortowane w fabryce, ponieważ masz wszystkie samce," powiedział Adelman. "Kiedy stosujesz podejście, w którym samce Nix są również płodne, dla każdego pokolenia, które wylądujesz w fabryce, możesz uzyskać wiele pokoleń produkujących wszystkie samce na wolności. "

Czytaj więcej: Naukowcy odkrywają, że edycja genów za pomocą CRISPR jest trudna do wytrzymania»

ReklamaReklama

CRISPR jest ostatecznym składnikiem

Sam gen Nix będzie jednak przekazywany tylko do połowy potomstwo. Naukowcy będą musieli użyć CRISPR-Cas9, aby złamać chromosom, który nie ma Nixa, powiedział.

"Komórki są bardzo dobre w naprawianiu uszkodzonych chromosomów" - powiedział Adelman. "W tym przypadku będą używać chromosomu zawierającego Nix jako przewodnika do naprawy uszkodzonego. W rezultacie każdy chromosom będzie teraz zawierał Nix zamiast jednego. Zatem większość potomstwa będzie płci męskiej w każdym pokoleniu. "

" Stało się dla nas jasne, że Nix jest silnym kandydatem na czynnik determinujący mężczyzn, ponieważ występuje tylko u mężczyzn ", powiedział Tu. "Jest ona wyrażana na wczesnym etapie rozwoju, zanim ustala się płeć, a jej sekwencja wskazuje na potencjalną funkcję w regulacji kluczowych graczy w określaniu płci. "

Ogłoszenie

Naukowcy wykazali, że Nix jest pierwszym czynnikiem determinującym samce w komarach, pokazując, że jest on" wymagany i wystarczający "do zainicjowania rozwoju męskiego komara, dodał.

W następnym etapie Adelman i Tu sprawdzą swoją hipotezę.

ReklamaReklama Uważają, że jeśli zintegrują jeden lub kilka kluczowych genów determinujących męskość (takich jak Nix) z autosomami (chromosomy niezwiązane z płcią), wystarczy zmniejszyć liczbę samic komarów poprzez nadanie żeńskość lub zamienianie samic w płodne lub sterylne samce.

Adelman powiedział, że "wciąż jest dużo szczegółów technicznych do opracowania" - w tym uzyskanie lokalnego wsparcia dla testowania w terenie technologii - zanim będą mogli zastosować swoje odkrycie w terenie.

Czytaj więcej: Dlaczego niektóre choroby mogą zostać wykorzenione, a inne nie mogą »

Jak działa Nix to tajemnica

W tej chwili wciąż nie jest jasne, w jaki sposób Nix kontroluje determinację płci w komarach, powiedział Tu i czy Czynniki M są zachowane w różnych gatunkach, które przenoszą różne choroby.

Dodał, że skuteczność i długoterminowa stabilność opartych na CRISPR systemów napędu genów u komarów pozostaje nieznana.

"To nowe podejście jest prawdopodobnie bardziej wydajne niż klasyczne techniki sterylnych owadów, aby osiągnąć redukcję populacji i kontrolować choroby, ponieważ tendencja do samców utrzymuje się przez wiele pokoleń" - powiedział Tu."Podejście to ostatecznie będzie samoograniczające się, ponieważ lokalne populacje mogą ulec awarii z powodu niewystarczającej liczby kobiet, które mogłyby wyeliminować inżynierski gen Nix ze środowiska. "

Ich praca została wsparta przez dwie granty badawcze z National Institute of Allergy and Infectious Diseases w National Institutes of Health. W tym miesiącu otrzymali jeszcze dwie dotacje od tej samej agencji, aby kontynuować badania dotyczące determinacji płci i powiązanych zastosowań w Aedes aegypti i Anopheles stephensi (nosiciel malarii w Indiach, Południowa Azja i Bliski Wschód).

Podczas gdy ich badania mogą mieć niezwykły wpływ na zdrowie na świecie, naukowcy niepokoją się o etykę uwalniania organizmów genetycznie zmodyfikowanych do środowiska.

"Traktujemy te obawy bardzo poważnie" - powiedział Adelman. "Publikowanie naszych poglądów na temat technologii teraz, gdy przed jakimkolwiek potencjalnym procesem istnieje jeszcze wiele lat, powinno pomóc w doprowadzeniu wszystkich argumentów do sfery publicznej z wystarczającą ilością czasu na przeprowadzenie świadomej dyskusji. "