CRISPR Genom Editing: Kampf gegen Krankheit

Könnte Gen-Editing die Antwort auf die Verbreitung von durch Moskitos übertragene Krankheiten wie das Zika-Virus und Dengue-Fieber sein?

Ein neu entdecktes Master-Switch-Gen könnte den Menschen in den jahrhundertealten Insektenkriegen den Vorteil verschaffen - und die Fähigkeit, die Wanzen auf weniger kostspielige, effektivere Weise zu bekämpfen.

AdvertisementAdvertisement

Das sind die guten Nachrichten von einem Entomologen und Biochemiker an der Virginia Tech, deren Gen-Editier-Durchbruch in einer Übersicht beschrieben wird, die heute in der Zeitschrift Trends in Parasitology veröffentlicht wurde.

Co-Autoren Zach N. Adelman, PhD, Associate Professor für Entomologie, und Zhijian Tu, PhD, Professor für Biochemie, glauben, ihre Entdeckung eines männlich-bestimmenden Faktor in Mücken, kombiniert mit dem Gen Das Veredelungssystem CRISPR-Cas9 könnte die Moskitopopulationen zwingen, weniger Weibchen und mehr Männchen zu produzieren.

Weibliche Moskitos sind die Überträger von Zika, Gelbfieber, Malaria, Chikungunya und Dengue-Fieber.

Das Zika-Virus und andere gefährliche Krankheiten werden durch nur eine der weltweit 500 Arten von Moskitos verbreitet, Aedes aegypti oder Asiatische Tigermücke, die in den Vereinigten Staaten verbreitet ist.

Lesen Sie weiter: Sind Moskitos das gefährlichste Tier auf der Erde? »

advertisementAdvertisement

Wie man "Nix" weibliche Moskitos

Adelman's und Tu's Entdeckung des ersten männlich-bestimmenden Faktors, auch bekannt als M-Faktor, bei Moskitos nennt man Nix. Es wurde im Mai 2015 in einer hochkarätigen Studie in der Zeitschrift Science berichtet.

Die Forscher fanden heraus, dass, wenn Nix in weiblichen Embryonen exprimiert wurde, es die Entwicklung von inneren und äußeren männlichen Genitalien erzeugte.

Wissenschaftler hatten Erfolg mit den jüngsten Versuchen, das Dengue-Fieber genetisch zu kontrollieren, indem sie sterile, transgene Mücken freisetzten, heißt es in dem Bericht der Forscher.

Die angewandten Methoden sind jedoch teuer und unpraktisch, da sie eine langfristige Insektenfreisetzung erfordern und im großen Maßstab schwierig zu erreichen sind.

Dies erwies sich als ein einfacher, effizienter und präziser Ansatz, um Mutationen an praktisch jeder genomischen Stelle von Interesse in einer Vielzahl von Organismen, einschließlich Moskitos, einzuführen. Zhijian Tu, Virginia Tech

Die Wissenschaftler von Virginia Tech haben einen besseren Weg gefunden, um die tödlichen Insekten zu bekämpfen.

AdvertisementAdvertisement

"Ein effektiverer und kostengünstigerer Ansatz könnte sein, männliche Gene mit dem CRISPR-Cas9-System anzuregen", sagte Tu Healthline. "Dies erwies sich als ein einfacher, effizienter und präziser Ansatz, um Mutationen an nahezu jeder genomischen Stelle von Interesse in einer Vielzahl von Organismen, einschließlich Moskitos, einzuführen. "

" Moskitos sind genau wie wir.Sie haben zwei Kopien von jedem ihrer Chromosomen ", fügte Adelman in einem Healthline-Interview hinzu. "Das Hinzufügen des Nix-Gens sollte alle Mücken zwingen, sich als Männchen zu entwickeln. "

Mit den derzeitigen Methoden muss jede Generation von sterilen Mücken in einer Fabrik aufgezogen und freigesetzt werden. Männer sind in der Fabrik körperlich von weiblichen getrennt.

"Mit der Methode, Männergene zu fahren 'müssen Frauen nicht in der Fabrik sortiert werden, weil Sie alle Männer haben", sagte Adelman. "Wenn Sie einen Ansatz verwenden, bei dem die Männchen von Nix auch fruchtbar sind, können Sie für jede Generation, die Sie in der Fabrik halten, viele Generationen lang alle Männchen in freier Wildbahn produzieren lassen. "

Lesen Sie mehr: Wissenschaftler finden Genbearbeitung mit CRISPR schwer zu widerstehen»

AdvertisementAdvertisement

CRISPR ist der letzte Bestandteil

Das Nix-Gen an sich wird jedoch immer noch nur zur Hälfte weitergegeben Nachwuchs. Die Wissenschaftler müssen CRISPR-Cas9 verwenden, um das Chromosom zu brechen, das Nix nicht hat, sagte er.

"Zellen sind sehr gut darin, gebrochene Chromosomen zu reparieren", sagte Adelman. "Und in diesem Fall werden sie das Nix-haltige Chromosom als Leitfaden verwenden, um das gebrochene Chromosom zu reparieren. Das Ergebnis ist, dass jedes Chromosom jetzt Nix enthält, anstatt nur eines. Daher werden die meisten Nachkommen in jeder Generation männlich sein. "

" Es wurde uns klar, dass Nix ein starker Kandidat für den männlich-bestimmenden Faktor ist, weil er nur bei Männern gefunden wird ", sagte Tu. "Es wird früh während der Entwicklung exprimiert, bevor der Sex festgestellt wird, und seine Sequenz weist auf eine mögliche Funktion bei der Regulierung der Schlüsselfiguren bei der Geschlechtsbestimmung hin. "

Die Wissenschaftler zeigten, dass Nix der erste männliche bestimmende Faktor bei Moskitos ist, indem es zeigt, dass es sowohl" erforderlich als auch ausreichend "ist, um die Entwicklung männlicher Moskitos zu initiieren, fügte er hinzu.

In der nächsten Phase werden Adelman und Tu ihre Hypothese testen.

AdvertisementWerbung

Sie glauben, wenn sie ein oder wenige männliche Schlüsselbestimmungsgene (wie Nix) in die Autosome (Chromosomen ohne Bezug zum Geschlecht) integrieren, wird es ausreichen, die Anzahl weiblicher Moskitos zu reduzieren weibliche Letalität oder Verwandlung von Weibchen in fruchtbare oder sterile Männchen.

Adelman sagte: "Es gibt noch viele technische Details, die es zu erarbeiten gilt" - einschließlich der Einholung lokaler Unterstützung für die Erprobung der Technologie vor Ort - bevor sie ihre Entdeckung vor Ort anwenden können.

Lesen Sie weiter: Warum einige Krankheiten ausgerottet werden können und andere nicht können »

Wie Nix funktioniert ist ein Geheimnis

Im Moment ist es noch unklar, wie Nix die Geschlechtsbestimmung bei Moskitos kontrolliert, sagte Tu, und ob M-Faktoren sind über Spezies hinweg erhalten, die verschiedene Krankheiten übertragen.

Er fügte hinzu, dass die Wirksamkeit und Langzeitstabilität von CRISPR-basierten Genantriebssystemen bei Moskitos unbekannt bleiben.

"Dieser neue Ansatz ist wahrscheinlich effizienter als klassische sterile Insekten-Techniken, um eine Reduktion der Population zu erreichen und Krankheiten zu bekämpfen, da die männliche Neigung über viele Generationen hinweg aufrechterhalten wird", sagte Tu."Der Ansatz wäre letztlich immer noch selbstlimitierend, da lokale Populationen aufgrund einer unzureichenden Anzahl von Weibchen abstürzen können, was das genetisch veränderte Nix-Gen aus der Umwelt eliminieren könnte. "

Ihre Arbeit wurde durch zwei Sondierungsstipendien des National Institute of Allergy and Infectious Diseases an den National Institutes of Health unterstützt. In diesem Monat erhielten sie zwei weitere Zuschüsse von der gleichen Agentur, um ihre Forschung zur Geschlechtsbestimmung und damit verbundenen Anwendungen in beiden Ländern fortzusetzen: Aedes aegypti und Anopheles stephensi (Träger von Malaria in Indien, Südasien und der Nahe Osten).

Während ihre Forschung einen außergewöhnlichen Einfluss auf die globale Gesundheit haben könnte, sind die Wissenschaftler besorgt über die Ethik der Freisetzung gentechnisch veränderter Organismen in die Umwelt.

"Wir nehmen diese Bedenken sehr ernst", sagte Adelman. "Wenn wir unsere Ansichten über die Technologie jetzt veröffentlichen, wenn es noch einige Jahre vor möglichen Versuchen gibt, sollte das dazu beitragen, dass alle Argumente in die Öffentlichkeit gebracht werden und genügend Zeit für eine informierte Diskussion bleibt. "