CRISPR Genome Editing: Fighting Disease
Inhoudsopgave:
Kan gene editing het antwoord zijn op de verspreiding van door muggen overgebrachte ziektes zoals het Zika-virus en dengue-koorts?
Een nieuw ontdekt meester-schakelgen kan mensen het voordeel geven in de eeuwenoude insectenoorlogen - en het vermogen om de insecten te bestrijden op een minder dure, effectievere manier.
AdvertisementAdvertisementDat is het goede nieuws van een entomoloog en een biochemicus bij Virginia Tech, wiens gen-editing doorbraak wordt geschetst in een review, vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Trends in Parasitology.
Co-auteurs Zach N. Adelman, PhD, universitair hoofddocent entomologie, en Zhijian Tu, PhD, professor biochemie, geloven dat hun ontdekking van een mannelijk bepalende factor in muggen, gecombineerd met het gen -bewerkingssysteem CRISPR-Cas9 kan mogelijk muggenpopulaties dwingen minder vrouwen en meer mannetjes te produceren.
Vrouwelijke muggen zijn de transmitters van Zika, gele koorts, malaria, Chikungunya en knokkelkoorts.
AdvertentieHet Zika-virus en andere gevaarlijke ziekten worden verspreid door slechts een van de 3 500 soorten mosquito, Aedes aegypti of Aziatische tijgermug, die veel voorkomen in de Verenigde Staten.
Meer lezen: Zijn muggen het gevaarlijkste dier op aarde? »
Hoe "Nix" vrouwelijke muggen
Adelman's en Tu's ontdekking van de eerste mannelijke bepalende factor, ook wel bekend als M-factor, bij muggen wordt Nix genoemd. Het werd in mei 2015 gerapporteerd in een spraakmakende studie in het tijdschrift Science.
De onderzoekers ontdekten dat wanneer Nix tot expressie kwam in vrouwelijke embryo's, het de ontwikkeling van interne en externe mannelijke genitaliën genereerde.
Wetenschappers hebben succes gehad met recente pogingen om knokkelkoorts koorts genetisch te beheersen door het vrijgeven van steriele, transgene muggen, aldus het rapport van de onderzoekers.
Maar de gebruikte methoden zijn duur en onpraktisch omdat ze langdurige insectenafgifte vereisen en op grote schaal moeilijk uitvoerbaar zijn.
Dit is veelbelovend gebleken als een gemakkelijke, efficiënte en nauwkeurige benadering om mutaties te introduceren op vrijwel elke genoom interessante locatie in een breed scala van organismen, inclusief muggen. Zhijian Tu, Virginia TechDe Virginia Tech-wetenschappers hebben een betere manier ontdekt om de dodelijke insecten te bestrijden.
AdvertentieAdvertentie"Een effectievere en minder dure benadering zou kunnen zijn om de mannelijkheid van genen te besturen met het CRISPR-Cas9-systeem," vertelde Tu aan Healthline. "Dit is veelbelovend gebleken als een gemakkelijke, efficiënte en nauwkeurige aanpak om mutaties te introduceren op vrijwel elke genoomsite van belang in een breed scala van organismen, inclusief muggen. "
" Muggen zijn net als wij.Ze hebben twee exemplaren van elk van hun chromosomen, "voegde Adelman toe in een Healthline-interview. "Toevoegen aan het Nix-gen zou alle muggen moeten dwingen om zich als mannetjes te ontwikkelen. "
Met behulp van de huidige methoden moet elke generatie steriele muggen in een fabriek worden gefokt en worden vrijgegeven. Mannen zijn fysiek gescheiden van vrouwtjes in de fabriek.
Advertentie"Met de 'driving mannneess genen'-methode hoeven vrouwen niet in de fabriek te worden gesorteerd, omdat je alle mannetjes hebt,' zei Adelman. "Wanneer je een aanpak gebruikt waarbij de Nix-mannetjes ook vruchtbaar zijn, kun je voor elke generatie die je in de fabriek achterlaat, vele generaties produceren die alle mannetjes in het wild produceren. "
Meer lezen: wetenschappers vinden genbewerking met CRISPR moeilijk te weerstaan"
AdvertisementAdvertisementCRISPR is het laatste ingrediënt
Het Nix-gen alleen zal echter nog steeds worden doorgegeven aan de helft van de nakomelingen. De wetenschappers zullen CRISPR-Cas9 moeten gebruiken om het chromosoom te breken dat geen Nix heeft, zei hij.
"Cellen zijn erg goed in het repareren van gebroken chromosomen," zei Adelman. "En in dit geval zullen ze het Nix-bevattende chromosoom gebruiken als een gids om de gebroken chromosoom te repareren. Het resultaat is dat elk chromosoom nu Nix zal bevatten, in plaats van slechts één. De meeste nakomelingen zullen dus mannelijk zijn in elke generatie. "
" Het werd ons duidelijk dat Nix een sterke kandidaat is voor de door mannen bepalende factor, omdat het alleen bij mannen wordt gevonden, "zei Tu. "Het wordt vroeg tijdens de ontwikkeling tot expressie gebracht voordat het geslacht wordt bepaald, en de volgorde geeft een mogelijke functie aan bij het reguleren van de belangrijkste spelers in de bepaling van seks. "
AdvertentieDe wetenschappers toonden aan dat Nix de eerste door mannen bepalende factor bij muggen is door aan te tonen dat het zowel" vereist als voldoende "is om de ontwikkeling van mannelijke muggen te initiëren, voegde hij eraan toe.
In de volgende fase zullen Adelman en Tu hun hypothese testen.
AdvertentieAdvertentieZij geloven dat als zij één of enkele belangrijke mannelijke determinatie-genen (zoals Nix) integreren in de autosomen (chromosomen die geen verband houden met seks), het voldoende zal zijn om het aantal vrouwelijke muggen te verminderen door te verlenen vrouwelijke dodelijkheid of vrouwelijke wezens veranderen in vruchtbare of steriele mannen.
Adelman zei: "er is nog genoeg technisch detail om uit te werken" - inclusief het verkrijgen van lokale ondersteuning voor het testen van de technologie in het veld - voordat ze hun ontdekking in het veld kunnen toepassen.
Lees meer: Waarom sommige ziekten kunnen worden uitgeroeid en anderen niet kunnen
Hoe Nix werkt is een mysterie
Op dit moment is het nog steeds onduidelijk hoe Nix de geslachtsbepaling bij muggen regelt, aldus Tu, en M-factoren zijn geconserveerd over soorten die verschillende ziekten overbrengen.
Hij voegde eraan toe dat de effectiviteit en langetermijnstabiliteit van CRISPR-gebaseerde gen-drivesystemen bij muggen onbekend blijven.
"Deze nieuwe aanpak is waarschijnlijk efficiënter dan klassieke steriele insectentechnieken om populatiereductie te bereiken en om ziektes onder controle te houden, omdat mannelijke vooringenomenheid gedurende vele generaties lang aanhoudt," zei Tu."De aanpak zou uiteindelijk toch zelfbeperkend zijn omdat lokale populaties kunnen crashen door een onvoldoende aantal vrouwtjes, waardoor het gemanipuleerde Nix-gen uit de omgeving kan worden geëlimineerd. "
Hun werk werd ondersteund door twee verkennende beurzen van het National Institute of Allergy and Infectious Diseases van de National Institutes of Health. Deze maand ontvingen ze nog twee beurzen van hetzelfde bureau om hun onderzoek naar seksbepaling en gerelateerde toepassingen voort te zetten in zowel Aedes aegypti en Anopheles stephensi (drager van malaria in India, Zuid-Azië) en het Midden-Oosten).
Hoewel hun onderzoek buitengewone invloed op de wereldwijde gezondheid kan hebben, zijn de wetenschappers bezorgd over de ethiek van het vrijgeven van genetisch gemodificeerde organismen in het milieu.
'We nemen deze punten van zorg heel serieus', zei Adelman. "Als we onze ideeën over de technologie nu bekendmaken, als er nog een aantal jaren vóór eventuele mogelijke processen zijn, zouden alle argumenten in de publieke sfeer moeten worden gebracht met voldoende tijd om een geïnformeerde discussie te voeren. “
