CRISPR Genome Editing: Fighting Disease

Kan genredigering vara svaret på spridningen av myggburen sjukdomar som Zika-viruset och denguefebern?

En nyupptäckt master-switchgen kan ge människor fördelen i de århundraden gamla insektsvårdarna - och förmågan att bekämpa buggarna på ett billigare och effektivare sätt.

AnnonsAdvertisement

Det är den goda nyheterna från en entomolog och en biokemist vid Virginia Tech, vars genredigerande genombrott beskrivs i en recension, som publicerades idag i tidningen Trends in Parasitology.

Medförfattare Zach N. Adelman, doktorand professor i entomologi och Zhijian Tu, doktor, biokemiska professor, tror att de upptäcker en man-bestämningsfaktor i myggor i kombination med genen -redigeringssystemet CRISPR-Cas9 kan potentiellt tvinga myggpopulationer att producera färre honor och fler män.

Kvinnliga myggor är sändarna av Zika, gul feber, malaria, Chikungunya och denguefeber.

Annons

Zika-viruset och andra farliga sjukdomar sprids av bara en av världens 3 500 myggarter, Aedes aegypti eller asiatisk tigermosquito, vanligt i USA.

Läs mer: Är myggor det mest farliga djuret på jorden? »

advertisementAdvertisement

Hur man "Nix" kvinnliga myggor

Adelman och Tu upptäcker den första manliga bestämningsfaktorn, även känd som M-faktor, i myggor kallas Nix. Det rapporterades i maj 2015 i en högprofilerad studie i tidskriften Science.

Forskarna fann att när Nix uttrycktes i kvinnliga embryon, genererade det utvecklingen av interna och externa manliga könsorgan.

Forskare har haft framgång med de senaste försöken att kontrollera denguefeber genetiskt genom att släppa sterila transgena myggor, säger forskarens rapport.

Men de använda metoderna är dyra och opraktiska eftersom de kräver långsiktiga insektsutsläpp och är svåra att åstadkomma i stor skala.

Detta har visat ett löfte som ett enkelt, effektivt och exakt sätt att introducera mutationer på praktiskt taget alla genomiska platser av intresse för ett brett spektrum av organismer, inklusive myggor. Zhijian Tu, Virginia Tech

Virginia Tech-forskarna har upptäckt ett bättre sätt att bekämpa de dödliga insekterna.

"En effektivare och billigare strategi kan vara att köra malenessgener med CRISPR-Cas9-systemet", sa Tu Healthline. "Detta har visat ett löfte som ett enkelt, effektivt och exakt sätt att introducera mutationer på praktiskt taget alla genomiska platser av intresse för ett brett spektrum av organismer, inklusive myggor. "

" Myggor är precis som oss.De har två kopior av vart och ett av deras kromosomer, "adelman läggs till i en Healthline intervju. "Att lägga i Nix-genen bör tvinga alla myggor att utvecklas som män. "

Med hjälp av nuvarande metoder måste varje generation av sterila myggor uppfödas i en fabrik och släppas. Män är fysiskt åtskilda från honor på fabriken.

Annons

"Med" driving maleness genes "-metoden behöver kvinnor inte sorteras på fabriken, för att du har alla män, säger Adelman. "När du använder ett tillvägagångssätt där Nix-männen är också börda, för varje generation som du bakar på fabriken kan du få många generationer som producerar alla män i det vilda. "

Läs mer: Forskare hittar genredigering med CRISPR svårt att motstå»

AdvertisementAdvertisement

CRISPR är den sista ingrediensen

Nix-genen i sig, men kommer fortfarande bara att gå vidare till hälften av avkomma. Forskarna måste använda CRISPR-Cas9 för att bryta den kromosom som inte har Nix, sa han.

"Celler är mycket bra vid fixering av brutna kromosomer", sa Adelman. "Och i det här fallet kommer de att använda den Nix-innehållande kromosomen som en guide för att reparera den trasiga. Resultatet är att varje kromosom nu innehåller Nix istället för bara en. Således kommer de flesta avkommorna att vara manliga i varje generation. "

" Det blev klart för oss att Nix är en stark kandidat för den manliga bestämningsfaktorn eftersom den bara finns hos män, "sa Tu. "Det uttrycks tidigt under utveckling innan kön bestäms, och dess sekvens indikerar en potentiell funktion vid reglering av nyckelaktörer i sexbestämning. "

Annons

Forskarna visade att Nix är den första manliga bestämningsfaktorn i myggor genom att visa att det är både" nödvändigt och tillräckligt "för att initiera manlig myggutveckling, tillade han.

I nästa steg kommer Adelman och Tu att testa sin hypotes.

AnnonsAdvertion

De tror att om de integrerar en eller några viktiga manliga bestämningsgener (till exempel Nix) i autosomerna (kromosomer som inte är relaterade till kön), kommer det att vara tillräckligt att minska antalet kvinnliga myggor antingen genom att tilldela kvinnlig dödlighet eller omvandling av honor till friska eller sterila män.

Adelman sa att "det finns fortfarande mycket teknisk detalj att arbeta ut" - inklusive att få lokalt stöd för fälttestning av tekniken - innan de kan tillämpa sin upptäckt på fältet.

Läs mer: Varför vissa sjukdomar kan utrotas och andra kan inte »

Hur Nix Works är ett mysterium

För närvarande är det fortfarande oklart hur Nix kontrollerar sexbestämning i myggor, sade Tu och huruvida M-faktorer är bevarade över arter som överför olika sjukdomar.

Han tillade att effektivitet och långsiktig stabilitet hos CRISPR-baserade gendrivsystem i myggor fortfarande är okänt.

"Detta nya tillvägagångssätt är sannolikt effektivare än klassiska sterila insekttekniker för att uppnå befolkningsminskning och för att bekämpa sjukdomar, eftersom manliga förspänningar hålls under många generationer," sa Tu."Tillvägagångssättet skulle i sista hand vara självbegränsande eftersom lokala befolkningar kan krascha på grund av ett otillräckligt antal honor, vilket skulle kunna eliminera den konstruerade Nix-genen från miljön. "

Deras arbete har stödts av två undersökande bidrag från National Institute of Allergy and Infectious Diseases hos National Institutes of Health. Den här månaden fick de ytterligare två bidrag från samma myndighet för att fortsätta sin forskning om sexbestämning och relaterade applikationer i både

Aedes aegypti och Anopheles stephensi (malaribärare i Indien, Sydasien och Mellanöstern). Även om deras forskning kan få ett utomordentligt inflytande på den globala hälsan är forskarna oroade för etiken att frigöra genetiskt modifierade organismer i miljön.

"Vi tar dessa problem mycket allvarligt," sade Adelman. "Publicera våra synpunkter på tekniken nu, när det fortfarande finns några år innan några potentiella prövningar, borde hjälpa till att föra alla argument till den offentliga sfären med tillräckligt med tid för att ha en informerad diskussion. ”