_ 'e-Drive ': Noul impuls genetic inversează rezistența la insecticide la dăunători... apoi dispare

Insecticidele au fost folosite de secole pentru a contracara daune larg răspândite ale dăunătorilor culturilor alimentare valoroase. În cele din urmă, de-a lungul timpului, gândacii, moliile, muștele și alte insecte dezvoltă mutații genetice care fac ca substanțele chimice insecticide să fie ineficiente.

Scăderea rezistenței acestor mutanți obligă fermierii și specialiștii în controlul vectorilor să intensifice utilizarea compușilor otrăvitori la creșterea creșterii. frecvențe și concentrații, care prezintă riscuri pentru sănătatea umană și daune mediului, deoarece majoritatea insecticidelor ucid atât insectele importante din punct de vedere ecologic, cât și dăunători.

Pentru a ajuta la contracararea acestor probleme, cercetătorii au dezvoltat recent tehnologii puternice care elimină genetic genele variante rezistente la insecticide și le înlocuiesc cu gene care sunt susceptibile la pesticide. Aceste tehnologii de antrenare a genelor, bazate pe editarea genelor CRISPR, au potențialul de a proteja culturile valoroase și de a reduce considerabil cantitatea de pesticide chimice necesare pentru a elimina dăunătorii.

Totuși, sistemele de acționare a genelor au fost supuse controlului îngrijorările că, odată ce sunt eliberați într-o populație, s-ar putea răspândi în mod continuu fără control.

Geticienii de la Universitatea din California din San Diego au dezvoltat acum o soluție la această problemă. Publicarea în revista Nature Communications, Școala de Științe Biologice Ankush Auradkar și profesorul Ethan Bier au condus crearea unui nou sistem genetic care convertește formele rezistente la insecticide ale genelor de insecte mutante înapoi la forma lor naturală, nativă. Noul sistem este conceput pentru a răspândi versiunea originală „de tip sălbatic” a genei folosind moștenirea părtinitoare a unor variante genetice specifice cunoscute sub numele de alele și apoi să dispară, lăsând doar o populație de insecte cu versiunea corectată a genei.

„Am dezvoltat o abordare biologică eficientă pentru a inversa rezistența la insecticide fără a crea nicio altă perturbare mediului”, a spus Bier, profesor la Departamentul de Biologie celulară și de dezvoltare, din unitatea alelică autoeliminabilă sau „e-Drive”. „E-Drive este programat să acționeze tranzitoriu și apoi să dispară din populație.”

Așa cum este descris în lucrare, cercetătorii au creat o nouă „casetă” genetică, un grup mic de elemente ADN și au introdus este în interiorul muștelor de fructe ca o tehnologie de dovadă a conceptului care ar putea fi aplicată altor insecte. Ei au dezvoltat e-Drive pentru a ținti o genă cunoscută sub denumirea de canal ionic de sodiu dependent de voltaj, sau vgsc, care este necesară pentru funcționarea corectă a sistemului nervos.

Caseta e-Drive este proiectată să se răspândească prin gena CRISPR. editează și prezintă un ARN ghid care se leagă de o proteină ADN Cas9 și face o tăietură la locul țintit al genei rezistente la insecticide vgsc. Gena este apoi schimbată pentru o copie nativă a genei care este susceptibilă la insecticide.

Conform studiului, atunci când insectele care poartă caseta sunt introduse într-o populație țintă, se împerechează aleatoriu și transmit e- Conduceți caseta urmașilor lor. Pentru a menține controlul asupra răspândirii e-Drive-ului, cercetătorii au impus o verificare a aptitudinii celor care poartă caseta, fie prin viabilitatea limitată, fie prin fertilitate. Caseta a fost introdusă pe cromozomul X și a redus succesul de împerechere al masculilor, rezultând o descendență redusă. Frecvența casetei în populație scade în cele din urmă cu fiecare generație până când dispare complet din populație.

În experimentele de laborator, toți urmașii au fost convertiți în gene native în opt până la 10 generații, ceea ce a durat aproximativ șase luni în muște.

„Deoarece insectele care poartă caseta genetică sunt penalizate cu un cost sever de fitness, elementul este eliminat rapid din populație, durând doar atâta timp cât este nevoie pentru a converti 100% din formele rezistente la insecticide ale gena țintă înapoi la tipul sălbatic”, a spus Auradkar.

Cercetătorii observă că natura autoeliminabilă a e-Drive înseamnă că poate fi introdus și reintrodus ca necesare și pe măsură ce se folosesc diferite tipuri de pesticide. Cercetătorii dezvoltă acum un sistem e-Drive similar la țânțari pentru a ajuta la prevenirea răspândirii malariei.

Pe lângă Auradkar și Bier, co-autorii lucrării Nature Communications au inclus colaboratorii lor apropiați Rodrigo Corder. al Institutului de Științe Biomedicale, Universitatea din São Paulo; și John Marshall de la Innovative Genomics Institute, care a efectuat modelări matematice sofisticate care au dezvăluit caracteristici ascunse importante ale sistemului e-Drive, inclusiv capacitatea acestuia de a elimina eficient o clasă de indivizi în care procesul de conducere nu a avut loc.

(Fluierul)