Как доказательство понятия, исследователи использовали систему, чтобы разрушить кутикулу, крыло и глазное развитие, производя абсолютно желтых, трехглазых и бескрылых москитов. Их долгосрочная цель состоит в том, чтобы использовать Cas9-выражение москитов вместе с другой технологией – названный генными двигателями – чтобы вставить и распространить гены, которые подавляют насекомых, избегая сопротивления, которое, как правило, одобряла бы эволюция. Aedes aegypti – крупные носители лихорадки, chikungunya, желтой лихорадки и вирусов Зика, и быстро становятся стойкими к обычно используемым пестицидам.Изданный сегодня на Слушаниях Национальной академии наук (PNAS), исследование было во главе с Омаром Акбари, доцентом энтомологии в Колледже UCR Естественных и Сельскохозяйственных Наук и члене Института университета Интегральной Биологии Генома.
Предыдущим усилиям использовать редактирование генома, чтобы препятствовать тому, чтобы москиты распространили болезнетворные микроорганизмы, препятствовали низкие темпы мутации, плохое выживание отредактированных москитов и неэффективная передача разрушенных генов потомкам. Akbari и коллеги развивали трансгенных москитов, которые устойчиво выражают бактериальный фермент Cas9 в зародышевой линии, позволяя очень эффективное редактирование генома, используя систему CRISPR. CRISPR работает как пара молекулярных ножниц, отключаясь и заменяя определенные последовательности ДНК на основе рибонуклеиновой кислоты (РНК) руководство. В газете команда использовала систему, чтобы разрушить гены, которые управляют видением, полетом и кормлением, приводящим к москитам дополнительным глазом, уродливыми крыльями и дефектами в цвете глаза и кутикулы, среди других изменений.
Акбари сказал, что эти напряжения представляют первый шаг к использованию генных систем приводов, чтобы управлять популяциями москитов и уменьшить болезни, которые они распространяют.«Эти напряжения Cas9 могут использоваться, чтобы разработать двигатели гена разделения, которые являются формой генного двигателя, которым Cas9 и РНК руководства вставлены в отдельных геномных местах и зависят друг от друга для распространения.
Это – самый безопасный способ разработать и проверить генные двигатели в лаборатории, чтобы не гарантировать распространение в дикую местность», сказал Акбари.Генные двигатели значительно увеличивают разногласия, что ген или набор генов будут переданы потомкам – от 50 процентов до 99 процентов. Это число может потенциально увеличиться до 100 процентов, когда целевой ген разрушен в многократных местах, техника, названная мультиплексированием, которое было недавно математически смоделировано Akbari и коллегами в УКЕ Беркли.Генные двигатели могут использоваться, чтобы оказать влияние на генетическое наследование в пользу быстрого распространения, самоубийственных генов – таких как те, которые разрушают изобилие – и могли быть безвредным для окружающей среды и рентабельным способом подавить популяции распространяющих болезнь насекомых.
«Следующие шаги должны быть предприняты, чтобы определить регулирующие последовательности, которые могут использоваться, чтобы выразить РНК руководства от генома, и как только эти последовательности определены, разработав генные двигатели в разновидностях, должен быть тюремщик», сказал Акбари.