Neue Gen-Editing-Technik könnte Moskito-übertragene Krankheit austreiben

Genetic Engineering and Diseases – Gene Drive & Malaria (April 2019).

Anonim

Wissenschaftler an der UC Berkeley und UC Riverside haben eine Methode zur Bearbeitung des Genoms krankheitsübertragender Moskitos demonstriert, die uns dazu bringt, sie auf kontinentaler Ebene zu unterdrücken.

Die Studie nutzte die CRISPR / Cas9 Gen-Editing-Technologie, um Gene zur Unterdrückung von Wildinsekten einzufügen und zu verbreiten, während gleichzeitig der Widerstand gegen diese Bemühungen vermieden wurde, den die Evolution normalerweise begünstigen würde. Die Proof-of-Concept-Studie wurde in Fruchtfliegen gezeigt; aber die Forscher glauben, dass diese Technologie in Moskitos verwendet werden könnte, um im Kampf gegen Malaria und andere durch Stechmücken übertragene Krankheiten in den nächsten zehn Jahren zu helfen, bis die öffentliche und behördliche Genehmigung aussteht.

"Was wir gezeigt haben, ist, dass, wenn man ein Gen, das für die Fruchtbarkeit weiblicher Moskitos benötigt wird, an mehreren Stellen gleichzeitig aufbricht, es für die Bevölkerung viel schwieriger wird, sich um diese Störung herum zu entwickeln. Als Ergebnis kann man eine viel größere Population unterdrücken. Es ist ähnlich wie eine Kombinationstherapie, aber für eine CRISPR-basierte Genaktivierung ", sagte John Marshall, der Hauptautor der Studie und Assistenzprofessor für Biostatistik und Epidemiologie an der UC Berkeley School of Public Health.

Der Artikel wurde kürzlich in der Zeitschrift Nature Scientific Reports veröffentlicht. Die Forschung wurde von den National Institutes of Health, UC MEXUS und der Parker Foundation finanziert.

Die Technologie, die im Zentrum der Studie steht, wird als Genantriebssystem bezeichnet, das manipuliert, wie genetische Merkmale von Eltern zu Nachkommen vererbt werden. Gene Drives werden verwendet, um die genetische Vererbung zugunsten von sich schnell ausbreitenden, selbstzerstörerischen Genen zu beeinflussen, und könnten eine umweltfreundliche und kosteneffektive Methode zur Unterdrückung von Populationen krankheitsübertragender Insekten sein. Der Fortschritt der CRISPR / Cas9 Gen-Editing-Technologie (entwickelt an der UC Berkeley, siehe Video unten) hat kürzlich Genantriebssysteme revolutioniert, weil es eine schnelle, effiziente und zuverlässige Möglichkeit bietet, präzise und gezielte Veränderungen am Genom vorzunehmen.

Die neue Studie stützte sich auf eine Genaktivität, die in früheren Studien gefunden wurde und dazu führte, dass bis zu 99 Prozent der Nachkommen das eingefügte Gen erbten. Doch die wenigen Nachkommen, die das Gen nicht erben, sind ein großes Problem für diese Technologie. Ein Teil dieser Nachkommen ist gegen den Genantrieb immun, so dass jeder Versuch, eine Mückenart auf diese Art und Weise zu eliminieren, zu einem schnellen Rebound derjenigen führen würde, die genantriebsimmun sind. Der Einfluss dieser Resistenz auf die Fähigkeit des Genantriebs, Populationen zu verbreiten und zu unterdrücken, war zuvor diskutiert worden; aber wurde nicht gründlich ausgewertet.

Durch mathematische Modellierung, die neue Studie fand heraus, dass dieser Widerstand einen großen Einfluss auf Versuche haben würde, eine Mücke Arten auf einem kontinentweiten Maßstab zu beseitigen. Um dieses Problem anzugehen, entwickelte das Forscherteam eine Technik, von der sie feststellten, dass sie potentiell Moskitonetze kontinentweit unterdrücken könnte.

Die neue Technik, die Multiplexing genannt wird, beinhaltet die Verwendung einer der Komponenten des CRISPR-Systems, einer Leit-RNA, um auf mehrere Orte in einem Gen gleichzeitig zu zielen. Die Computermodellierung durch das Forschungsteam legt nahe, dass die Größe der Population, die unterdrückt werden könnte, exponentiell mit der Anzahl dieser verwendeten RNAs steigt. Es zeigt auch, dass mit vier oder fünf gemultiplexten Führungs-RNAs eine Mückenart möglicherweise auf kontinentalem Maßstab unterdrückt werden könnte.

"Zu wissen, dass wir die Probleme des Widerstands durch sorgfältiges Engineering und Multiplexing potenziell überwinden können, ist enorm", sagte Omar Akbari, Co-korrespondierender Autor, ein Assistenzprofessor für Entomologie an der UC Riverside.

Die Forscher demonstrierten die Technologie in Fruchtfliegen, einem Organismus, der häufig als Modell in Labors verwendet wird. Jetzt arbeiten sie daran, diese Technologie an die Mückenarten anzupassen, die Malaria, Dengue und Zika übertragen.

"Das Potenzial des Multiplexing ist enorm. Mit einer Leit-RNA könnten wir einen Raum von Moskitos unterdrücken. Mit vier könnten wir möglicherweise einen Kontinent und die Krankheiten, die sie übertragen, unterdrücken. Aber die Natur hat ein Händchen dafür, einen Weg um Hürden zu finden Dieses Potenzial wird viel mehr Arbeit erfordern ", sagte Marshall.

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