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

K√∂nnte Gen-Editing die Antwort auf die Verbreitung von durch Moskitos √ľbertragene 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.

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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 f√ľr Entomologie, und Zhijian Tu, PhD, Professor f√ľr Biochemie, glauben, ihre Entdeckung eines m√§nnlich-bestimmenden Faktor in M√ľcken, kombiniert mit dem Gen Das Veredelungssystem CRISPR-Cas9 k√∂nnte die Moskitopopulationen zwingen, weniger Weibchen und mehr M√§nnchen zu produzieren.

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

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Das Zika-Virus und andere gef√§hrliche Krankheiten werden durch nur eine der weltweit 500 Arten von Moskitos verbreitet, Aedes aegypti oder Asiatische Tigerm√ľcke, die in den Vereinigten Staaten verbreitet ist.

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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 j√ľngsten Versuchen, das Dengue-Fieber genetisch zu kontrollieren, indem sie sterile, transgene M√ľcken freisetzten, hei√üt 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 pr√§ziser Ansatz, um Mutationen an praktisch jeder genomischen Stelle von Interesse in einer Vielzahl von Organismen, einschlie√ülich Moskitos, einzuf√ľhren. Zhijian Tu, Virginia Tech

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

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"Ein effektiverer und kosteng√ľnstigerer Ansatz k√∂nnte sein, m√§nnliche Gene mit dem CRISPR-Cas9-System anzuregen", sagte Tu Healthline. "Dies erwies sich als ein einfacher, effizienter und pr√§ziser Ansatz, um Mutationen an nahezu jeder genomischen Stelle von Interesse in einer Vielzahl von Organismen, einschlie√ülich Moskitos, einzuf√ľhren. "

" Moskitos sind genau wie wir.Sie haben zwei Kopien von jedem ihrer Chromosomen ", f√ľgte Adelman in einem Healthline-Interview hinzu. "Das Hinzuf√ľgen des Nix-Gens sollte alle M√ľcken zwingen, sich als M√§nnchen zu entwickeln. "

Mit den derzeitigen Methoden muss jede Generation von sterilen M√ľcken in einer Fabrik aufgezogen und freigesetzt werden. M√§nner sind in der Fabrik k√∂rperlich von weiblichen getrennt.

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"Mit der Methode, M√§nnergene zu fahren 'm√ľssen Frauen nicht in der Fabrik sortiert werden, weil Sie alle M√§nner haben", sagte Adelman. "Wenn Sie einen Ansatz verwenden, bei dem die M√§nnchen von Nix auch fruchtbar sind, k√∂nnen Sie f√ľr jede Generation, die Sie in der Fabrik halten, viele Generationen lang alle M√§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 H√§lfte weitergegeben Nachwuchs. Die Wissenschaftler m√ľssen 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 f√ľr den m√§nnlich-bestimmenden Faktor ist, weil er nur bei M√§nnern gefunden wird ", sagte Tu. "Es wird fr√ľh w√§hrend der Entwicklung exprimiert, bevor der Sex festgestellt wird, und seine Sequenz weist auf eine m√∂gliche Funktion bei der Regulierung der Schl√ľsselfiguren bei der Geschlechtsbestimmung hin. "

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

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

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Sie glauben, wenn sie ein oder wenige m√§nnliche Schl√ľsselbestimmungsgene (wie Nix) in die Autosome (Chromosomen ohne Bezug zum Geschlecht) integrieren, wird es ausreichen, die Anzahl weiblicher Moskitos zu reduzieren weibliche Letalit√§t oder Verwandlung von Weibchen in fruchtbare oder sterile M√§nnchen.

Adelman sagte: "Es gibt noch viele technische Details, die es zu erarbeiten gilt" - einschlie√ülich der Einholung lokaler Unterst√ľtzung f√ľr die Erprobung der Technologie vor Ort - bevor sie ihre Entdeckung vor Ort anwenden k√∂nnen.

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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 √ľber Spezies hinweg erhalten, die verschiedene Krankheiten √ľbertragen.

Er f√ľgte hinzu, dass die Wirksamkeit und Langzeitstabilit√§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 bek√§mpfen, da die m√§nnliche Neigung √ľber viele Generationen hinweg aufrechterhalten wird", sagte Tu."Der Ansatz w√§re letztlich immer noch selbstlimitierend, da lokale Populationen aufgrund einer unzureichenden Anzahl von Weibchen abst√ľrzen k√∂nnen, was das genetisch ver√§nderte Nix-Gen aus der Umwelt eliminieren k√∂nnte. "

Ihre Arbeit wurde durch zwei Sondierungsstipendien des National Institute of Allergy and Infectious Diseases an den National Institutes of Health unterst√ľtzt. In diesem Monat erhielten sie zwei weitere Zusch√ľsse von der gleichen Agentur, um ihre Forschung zur Geschlechtsbestimmung und damit verbundenen Anwendungen in beiden L√§ndern fortzusetzen: Aedes aegypti und Anopheles stephensi (Tr√§ger von Malaria in Indien, S√ľdasien und der Nahe Osten).

W√§hrend ihre Forschung einen au√üergew√∂hnlichen Einfluss auf die globale Gesundheit haben k√∂nnte, sind die Wissenschaftler besorgt √ľber die Ethik der Freisetzung gentechnisch ver√§nderter Organismen in die Umwelt.

"Wir nehmen diese Bedenken sehr ernst", sagte Adelman. "Wenn wir unsere Ansichten √ľber die Technologie jetzt ver√∂ffentlichen, wenn es noch einige Jahre vor m√∂glichen Versuchen gibt, sollte das dazu beitragen, dass alle Argumente in die √Ėffentlichkeit gebracht werden und gen√ľgend Zeit f√ľr eine informierte Diskussion bleibt. "