Kas yra genų pavaros? Kaip mokslininkai kovoja prieš mirtinus uodus

Kas yra mirtingiausias gyvūnas žemėje? Tai klausimas, kuris atneša į galvą baisių liūtų, tigrų, ryklių ir krokodilų. Tačiau atsakymas yra gyvūnas, kuris yra ne ilgesnis kaip 1 cm.

Keletas uodų rūšių, iš tūkstančių, gyvenančių skirtingose ​​aplinkose, yra mirtingiausi gyvūnai žemėje. Anofeliai tik uodai, perduodami maliariją per savo įkandimą ir kasmet užsikrėtę daugiau kaip 200 milijonų žmonių, ir už 400 000 mirčių per metus, iš kurių 70 proc. yra vaikai iki 5 metų.

Kitos uodų rūšys taip pat perduoda ligas - dengės, Vakarų Nilo ir Zikos.

Mes esame genetikai Londono Imperial College, kurie sutelkia dėmesį į uodą ir jo, kaip ligos vektoriaus, vaidmenį. Daugiau nei 20 metų mes sutelkėme dėmesį į genetiškai manipuliuojamų uodų vystymąsi. Taip yra todėl, kad dešimtmečių maliarijos kontrolė mums parodė, kad efektyviausia kovos su maliarija strategija yra kontroliuoti pačią uodą. Moksliniai tyrimai paskatino sukurti galutinį ir sudėtingą genetinį įrankį, vadinamą „genų pavara“. Tinkamai sukonstruotas, jis gali pašalinti odos narveliuose esančias uodų populiacijas.

Taip pat žiūrėkite: „Kaip milijonai parazitų nuskendusių uodų, kuriuos iškėlė robotai, gali kovoti su Zika

Mes kiekvieną dieną kovojame su užkrečiamomis ligomis

Tik moterys uodų įkandžia žmones. Jie geria žmogaus kraują, kad surinktų maistines medžiagas savo kiaušiniams gaminti. Jei moterų uodai yra užsikrėtę virusu ar parazitu, ji užsikrečia infektuoju asmeniu. Vėliau, jei neužkrėstas uodas užkrečia naujai užsikrėtusį žmogų, jis pasiims mikroorganizmą ir taip pat galės paskleisti šią ligą kitiems asmenims.

Tokios ligos, kaip maliarija, kuri kelia grėsmę beveik pusei pasaulio gyventojų, atveju visuomenės sveikatos iniciatyvose buvo naudojami įvairūs būdai, kuriais siekiama nukreipti pačią maliarijos parazitą, pvz., Vakcinas ir narkotikus. Kiti metodai, įskaitant pesticidus, fumigaciją, lovų tinklus ir uodų buveinių pašalinimą, siekia sumažinti kontaktą su uodais arba jų skaičių. Tačiau mes tikime, kad nukreipimas į uodus yra efektyviausias būdas sumažinti maliarijos atvejus visame pasaulyje.

Dabar Afrikoje, kur maliarijos našta yra didžiausia, purškiant insekticidą viduje ir miega pagal vabzdžių sukeltus lovos tinklus, yra efektyviausi būdai greitai sumažinti maliarijos perdavimą. Šios kontrolės priemonės ir intervencijos daugelyje vietų padėjo sumažinti maliarijos naštą. Nuo 2010 m. Maliarijos sukeltas mirtingumas sumažėjo 35 proc. Jaunesnių nei 5 metų vaikų.

Tačiau šie metodai nėra tvarūs ir jie turi būti įgyvendinami plačiu mastu, kad pasiektų visą savo potencialą. Tai tapo akivaizdu nuo 2014 m. Iki 2016 m., Kuris pirmą kartą buvo nuo 2010 m., Kai padidėjo maliarijos atvejai, pažeidžiant mažėjančią tendenciją, pastebėtą ankstesniais metais. Uodai sukelia atsparumą antimalarinių vaistų ir insekticidų poveikiui, ir mes baigiame išnaudoti galimybes ir laiką.

Naujas požiūris

Kad pasiektume maliarijos likvidavimą, visuomenės sveikatos mokslininkai turi atnaujinti savo arsenalą. Norėdami pereiti prie šio tikslo, mes, „Crisanti“ laboratorija, dalyvavę Imperijos koledže, planuojame tai padaryti.

Neseniai sukurta technologija, vadinama CRISPR, kuri leidžia mokslininkams redaguoti DNR labai efektyviai. Mokslininkai visame pasaulyje naudoja CRISPR, kad modifikuotų uodų DNR, kad būtų pašalintos užkrečiamos ligos, pvz., Maliarija. Mūsų laboratorijoje sukūrėme tai, kas greičiausiai yra pažangiausia technologija, kada nors siūloma. Tai vadinama „genų pavara“. Šio tipo genetinis modifikavimas turi galimybę skleisti savybę laukinėje populiacijoje, viršijančią klasikinius paveldimumo įstatymus.

DNR, kuri perduodama iš vieno iš tėvų, iš vienos kartos į kitą per klasikinius paveldėjimo įstatymus, paveldima tik pusė kiekvienos kartos palikuonių. Tai išlaiko tokio genetinio modifikavimo ar savybių dažnumą uodų populiacijoje.

Genų pavarą paveldi daugiau kaip 50 procentų palikuonių. Tai suteikia jiems galimybę palaipsniui didinti bruožų dažnumą per kitas kartas, o tai yra pranašumas prieš galimą kitų GM uodų naudojimą.

Laukinių uodų populiacijų keitimo etika

Mes sukūrėme genų pavarą, skirtą vaisingumo genams, kurie yra būtini moterų uodų vystymuisi. Kai šie genai yra sutrikdyti, moterys vabzdžiai negali užkasti ar gaminti palikuonių.

Genų diskų privalumas yra tas, kad galime nukreipti tik į Anopheles gambiae rūšis - viena iš pirminių vektorių, pernešančių ligą į pietus nuo Sacharos esančioje Afrikoje, nedarant įtakos tiems, kurie to nedaro.

Kai mes išbandėme savo technologiją laboratorijoje, mes galėjome išplėsti šį bruožą iki 100 proc. Narvų uodų populiacijos. Paprastų vyrų uodų ir sterilių patelių atsiradimo pasekmė buvo ta, kad mes per šešis mėnesius atnešėme gyventojų skaičių iki nulio.

Tai pirmas kartas, kai populiacija buvo slopinama naudojant geno pavarą, nors ir laboratorijoje.

Genų pavara yra greitai judanti ir galinga genetinė technologija. Gebėjimas transformuoti natūralias populiacijas be nuolatinio žmogaus įsikišimo, padaro jas idealu papildyti dabartines priemones ir metodus, naudojamus kovojant su infekcinėmis ligomis, ir sumažinti jų ekonominę ir ekologinę naštą.

Nors spąstų uodų populiacijos slopinimas laboratorijoje yra svarbus pasiekimas, tikrasis lauko genų pavaros išleidimas ateityje yra mažiausiai dešimtmetis.

Kadangi jie gali plisti savarankiškai ir per potencialiai didelius geografinius rajonus, technologija kelia galimų etinių problemų dėl jų naudojimo. Pavyzdžiui, kas nusprendžia, kada išleidžiamas genų diskas, jei nebus pasiektas visiškas sutarimas su bendruomenėmis, kurias paveikė? Šiuos klausimus plačiai diskutuoja mokslininkai, etikai, reguliuotojai ir tie, kuriems gali įtakos geno pavaros technologijos.

Nepaisant to, mokslinė bendruomenė padarė didelę pažangą įgyvendindama galimus technologijas, įskaitant potencialą dizainui, kuris apribotų jų plitimą. Galutinis sprendimas dėl geno pavaros išleidimo į lauką turi būti priimtas su nukentėjusių šalių, o konkrečiau - bendruomenių, kurios kasdien gyvena su šiomis ligomis, sutikimu.

Šis straipsnis iš pradžių buvo paskelbtas Andrea Crisanti ir Kyros Kyrou pokalbyje. Skaitykite originalų straipsnį čia.