Gen-Editierung könnte verwendet werden, um moskito-Borne Krankheiten zu kÀmpfen

Könnte Gen-Editing die Antwort auf die Verbreitung von durch Moskitos ĂŒbertragene 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 FÀhigkeit, die Wanzen auf weniger kostspielige, effektivere Weise zu bekÀmpfen.

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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 fĂŒr Entomologie, und Zhijian Tu, PhD, Professor fĂŒr Biochemie, glauben, ihre Entdeckung eines mĂ€nnlich-bestimmenden Faktor in MĂŒcken, kombiniert mit dem Gen Das Veredelungssystem CRISPR-Cas9 könnte die Moskitopopulationen zwingen, weniger Weibchen und mehr MĂ€nnchen zu produzieren.

Weibliche Moskitos sind die ÜbertrĂ€ger von Zika, Gelbfieber, Malaria, Chikungunya und Dengue-Fieber.

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

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Wie man "Nix" weibliche Moskitos

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

Die Forscher fanden heraus, dass, wenn Nix in weiblichen Embryonen exprimiert wurde, es die Entwicklung von inneren und Ă€ußeren mĂ€nnlichen Genitalien erzeugte.

Wissenschaftler hatten Erfolg mit den jĂŒngsten Versuchen, das Dengue-Fieber genetisch zu kontrollieren, indem sie sterile, transgene MĂŒcken 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 prĂ€ziser Ansatz, um Mutationen an praktisch jeder genomischen Stelle von Interesse in einer Vielzahl von Organismen, einschließlich Moskitos, einzufĂŒhren. Zhijian Tu, Virginia Tech

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

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"Ein effektiverer und kostengĂŒnstigerer Ansatz könnte sein, mĂ€nnliche Gene mit dem CRISPR-Cas9-System anzuregen", sagte Tu Healthline. "Dies erwies sich als ein einfacher, effizienter und prĂ€ziser Ansatz, um Mutationen an nahezu jeder genomischen Stelle von Interesse in einer Vielzahl von Organismen, einschließlich Moskitos, einzufĂŒhren. "

" Moskitos sind genau wie wir.Sie haben zwei Kopien von jedem ihrer Chromosomen ", fĂŒgte Adelman in einem Healthline-Interview hinzu. "Das HinzufĂŒgen des Nix-Gens sollte alle MĂŒcken zwingen, sich als MĂ€nnchen zu entwickeln. "

Mit den derzeitigen Methoden muss jede Generation von sterilen MĂŒcken in einer Fabrik aufgezogen und freigesetzt werden. MĂ€nner sind in der Fabrik körperlich von weiblichen getrennt.

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"Mit der Methode, MĂ€nnergene zu fahren 'mĂŒssen Frauen nicht in der Fabrik sortiert werden, weil Sie alle MĂ€nner haben", sagte Adelman. "Wenn Sie einen Ansatz verwenden, bei dem die MĂ€nnchen von Nix auch fruchtbar sind, können Sie fĂŒr jede Generation, die Sie in der Fabrik halten, viele Generationen lang alle MĂ€nnchen in freier Wildbahn produzieren lassen. "

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CRISPR ist der letzte Bestandteil

Das Nix-Gen an sich wird jedoch immer noch nur zur HĂ€lfte weitergegeben Nachwuchs. Die Wissenschaftler mĂŒssen 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 enthÀlt, anstatt nur eines. Daher werden die meisten Nachkommen in jeder Generation mÀnnlich sein. "

" Es wurde uns klar, dass Nix ein starker Kandidat fĂŒr den mĂ€nnlich-bestimmenden Faktor ist, weil er nur bei MĂ€nnern gefunden wird ", sagte Tu. "Es wird frĂŒh wĂ€hrend der Entwicklung exprimiert, bevor der Sex festgestellt wird, und seine Sequenz weist auf eine mögliche Funktion bei der Regulierung der SchlĂŒsselfiguren bei der Geschlechtsbestimmung hin. "

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Die Wissenschaftler zeigten, dass Nix der erste mĂ€nnliche bestimmende Faktor bei Moskitos ist, indem es zeigt, dass es sowohl" erforderlich als auch ausreichend "ist, um die Entwicklung mĂ€nnlicher Moskitos zu initiieren, fĂŒgte er hinzu.

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

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Sie glauben, wenn sie ein oder wenige mĂ€nnliche SchlĂŒsselbestimmungsgene (wie Nix) in die Autosome (Chromosomen ohne Bezug zum Geschlecht) integrieren, wird es ausreichen, die Anzahl weiblicher Moskitos zu reduzieren weibliche LetalitĂ€t oder Verwandlung von Weibchen in fruchtbare oder sterile MĂ€nnchen.

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

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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 ĂŒber Spezies hinweg erhalten, die verschiedene Krankheiten ĂŒbertragen.

Er fĂŒgte hinzu, dass die Wirksamkeit und LangzeitstabilitĂ€t 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 bekĂ€mpfen, da die mĂ€nnliche Neigung ĂŒber viele Generationen hinweg aufrechterhalten wird", sagte Tu."Der Ansatz wĂ€re letztlich immer noch selbstlimitierend, da lokale Populationen aufgrund einer unzureichenden Anzahl von Weibchen abstĂŒrzen können, was das genetisch verĂ€nderte 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 unterstĂŒtzt. In diesem Monat erhielten sie zwei weitere ZuschĂŒsse von der gleichen Agentur, um ihre Forschung zur Geschlechtsbestimmung und damit verbundenen Anwendungen in beiden LĂ€ndern fortzusetzen: Aedes aegypti und Anopheles stephensi (TrĂ€ger von Malaria in Indien, SĂŒdasien und der Nahe Osten).

WĂ€hrend ihre Forschung einen außergewöhnlichen Einfluss auf die globale Gesundheit haben könnte, sind die Wissenschaftler besorgt ĂŒber die Ethik der Freisetzung gentechnisch verĂ€nderter Organismen in die Umwelt.

"Wir nehmen diese Bedenken sehr ernst", sagte Adelman. "Wenn wir unsere Ansichten ĂŒber 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 genĂŒgend Zeit fĂŒr eine informierte Diskussion bleibt. "