CRISPR Genome Editing: Fighting Disease

Kan genredigering være svaret på spredningen av myggbårne sykdommer som Zika-viruset og denguefeber?

Et nylig oppdaget mesterbrytergen kan gi mennesker fordelene i de århundrer gamle insektkrigen - og evnen til å bekjempe insektene på en mindre kostbar og mer effektiv måte.

AdvertisementAdvertisement

Det er de gode nyhetene fra en entomolog og en biokjemiker ved Virginia Tech, hvis gjennombrudd gjennombrudd er skissert i en gjennomgang, publisert i dag i tidsskriftet Trends in Parasitology.

Medforfattere Zach N. Adelman, PhD, lektor i entomologi, og Zhijian Tu, PhD, professor i biokjemi, tror deres oppdagelse av en mannlig bestemmende faktor i mygg, kombinert med genet -redigeringssystem CRISPR-Cas9, kunne potensielt tvinge myggpopulasjoner til å produsere færre kvinner og flere hanner.

Kvinnelige mygg er senderen av Zika, gul feber, malaria, Chikungunya og denguefeber.

Annonse

Zika-viruset og andre farlige sykdommer er spredt av bare en av verdens 3 500 myggtyper, Aedes aegypti eller asiatisk tigermygito, vanlig i USA.

Les mer: Er mygg det mest farlige dyret på jorden? »

Det ble rapportert i mai 2015 i en profilert studie i tidsskriftet Science.

Forskerne fant at når Nix ble uttrykt i kvinnelige embryoer, genererte det utviklingen av indre og eksterne mannlige kjønnsorganer.

Forskere har hatt suksess med de siste forsøkene på å kontrollere denguefeber genetisk ved å frigjøre sterile, transgene mygg, sa forskernes rapport.

Men de anvendte metodene er dyre og upraktiske fordi de krever langsiktige insektsutslipp og er vanskelige å utføre i stor skala.

Dette har vist lover som en enkel, effektiv og presis tilnærming til å introdusere mutasjoner på nesten ethvert genomisk område av interesse for et bredt spekter av organismer, inkludert mygg. Zhijian Tu, Virginia Tech

Virginia Tech-forskerne har avdekket en bedre måte å bekjempe de dødelige insekter på.

AnnonseAvgift

"En mer effektiv og mindre kostbar tilnærming kan være å kjøre malenessgener med CRISPR-Cas9-systemet," forteller Tu Healthline. "Dette har vist lover som en enkel, effektiv og presis tilnærming til å introdusere mutasjoner på praktisk talt ethvert genomisk område av interesse for et bredt spekter av organismer, inkludert mygg. "

'Mygg er akkurat som oss.De har to kopier av hver av sine kromosomer, "tilføyte Adelman i et intervju med Healthline. "Legge i Nix-genet bør tvinge alle myggene til å utvikle seg som menn. "

Ved bruk av nåværende metoder må hver generasjon sterile mygg oppdrettes i en fabrikk og slippes ut. Hannene er fysisk skilt fra kvinner på fabrikken.

Annonse

"Med" driving maleness genes "-metoden trenger kvinner ikke å bli sortert på fabrikken, fordi du har alle menn," sa Adelman. "Når du bruker en tilnærming hvor Nix-mennene også er fruktbare, for hver generasjon du baker på fabrikken, kan du få mange generasjoner som produserer alle menn i det vanlige. "

Les mer: Forskere finner genredigering med CRISPR vanskelig å motstå»

AdvertisementAdvertisement

CRISPR er den endelige ingrediensen

Nix-genet i seg selv, men vil fortsatt bare sendes videre til halvparten av avkom. Forskerne må bruke CRISPR-Cas9 for å bryte kromosomet som ikke har Nix, sa han.

"Celler er veldig gode til å fikse brutte kromosomer," sa Adelman. "Og i dette tilfellet vil de bruke Nix-inneholdende kromosom som en veiledning for å reparere den ødelagte. Resultatet er at hvert kromosom nå inneholder Nix, i stedet for bare ett. Dermed vil de fleste avkom være mannlige i hver generasjon. "

" Det ble klart for oss at Nix er en sterk kandidat for den mannlige avgjørende faktoren fordi den bare er funnet hos menn, "sa Tu. "Det uttrykkes tidlig under utviklingen før kjønn er bestemt, og sekvensen indikerer en potensiell funksjon for å regulere nøkkelpersoner i sexbestemmelse. "

Annonse

Forskerne viste at Nix er den første mannlige bestemmende faktoren i mygg ved å vise at det er både" nødvendig og tilstrekkelig "for å starte mannlig myggutvikling, la han til.

I neste fase vil Adelman og Tu teste deres hypotese.

Annonsere

De tror at de integrerer ett eller noen få viktige mannlige bestemmelsesgener (for eksempel Nix) i autosomene (kromosomer som ikke er relatert til sex), det vil være tilstrekkelig til å redusere antall kvinnelige mygg enten ved å gi kvinnedødlighet eller snu kvinner til friske eller sterile menn.

Adelman sa at "det er fortsatt mye teknisk detalj for å trene" - inkludert å få lokal støtte til felttesting av teknologien - før de kan søke på funnet i feltet.

Les mer: Hvorfor noen sykdommer kan utryddes og andre kan ikke »

Hvordan Nix Works er et mysterium

For tiden er det fortsatt uklart hvordan Nix kontrollerer sexbestemmelse i mygg, sa Tu, og hvorvidt M-faktorer er bevart over arter som overfører forskjellige sykdommer.

Han la til at effektiviteten og den langsiktige stabiliteten til CRISPR-baserte genkjøringssystemer i mygg fortsatt ukjent.

"Denne nye tilnærmingen er sannsynligvis mer effektiv enn klassiske sterile insektteknikker for å oppnå befolkningsreduksjon og for å kontrollere sykdom, fordi mannlig forstyrrelse er opprettholdt over mange generasjoner," sa Tu."Tilnærmingen vil fortsatt til slutt være selvbegrensende fordi lokalbefolkningen kan krasje på grunn av et utilstrekkelig antall kvinner, noe som kan eliminere det konstruerte Nix-genet fra miljøet. "

Deres arbeid har blitt støttet av to undersøkelser fra National Institute of Allergy and Infectious Diseases ved National Institutes of Health. Denne måneden mottok de to tilskudd fra samme byrå for å fortsette sin forskning om kjønnsbestemmelse og tilhørende anvendelser i både

Aedes aegypti

og Anopheles stephensi (malariabærer i India, Sør-Asia og Midtøsten). Selv om forskningen kan ha stor innflytelse på global helse, er forskerne bekymret for etikken om å frigjøre genmodifiserte organismer i miljøet. "Vi tar disse bekymringene veldig seriøst," sa Adelman. "Publisering av våre synspunkter på teknologien nå, når det fortsatt er mange år før eventuelle mulige forsøk, bør bidra til å bringe alle argumenter inn i det offentlige sfære med nok tid til å ha en informert diskusjon. “