Taistelemaan Zikaa muokkaamalla hyttysiä geneettisesti vanhanaikaisella tavalla

Tutkijat työskentelevät Aedesin hyttysten massakasvatustekniikoilla - niiden sukupolven aika on vain 2.5 viikkoa. IAEA Imagebank, CC BY-NC-NDTutkijat työskentelevät Aedesin hyttysten massakasvatustekniikoilla - niiden sukupolven aika on vain 2.5 viikkoa. IAEA Imagebank, CC BY-NC-ND

Lähellä nopea leviämisen aiheuttama paniikki että Zika virus on tuonut uutta kiireellisyyttä kysymykseen siitä, miten parhaiten voitaisiin valvoa hyttysiä, jotka välittävät ihmisten sairauksia. Aedes aegypti hyttysiä purra ihmisiä ympäri maailmaa, levittäen kolme virussairautta: dengue, chikungunya ja Zika. Näiden virusten jälkeen ei ole todistettuja tehokkaita rokotteita tai erityisiä lääkkeitä potilaiden hoitoon.

Hyttysen valvonta on tällä hetkellä ainoa tapa rajoittaa niitä. Mutta se ei ole helppoa. Klassiset valvontamenetelmät, kuten hyönteismyrkyt, ovat putoaminen hyväksi - niillä voi olla haitallisia ympäristövaikutuksia sekä lisätä hyönteismyrkkyjä jäljellä olevissa hyttyspopulaatioissa. Uusi hyttysten valvontamenetelmiä tarvitaan - Nyt.

Aika on siis kypsä tutkimaan pitkäaikainen unelma vektori-biologit, mukaan lukien minä: käyttää geneettistä menetelmää hyttynen kautta leviävien tautien leviämisen pysäyttämiseksi tai rajoittamiseksi. Vaikka geenin muokkaustekniikat ovat edistyneet dramaattisesti viime vuosikymmeninä, uskon, että olemme jättäneet huomiotta vanhemmat, kokeillut ja todelliset menetelmät, jotka voisivat toimia yhtä hyvin näillä hyönteisillä. Voimme saavuttaa tavoitteen tuottaa hyttysiä, jotka eivät kykene lähettämään ihmisen taudinaiheuttajia käyttäen samanlaisia ​​valikoivia jalostustekniikoita, joita ihmiset ovat käyttäneet vuosisatojen ajan muilla eläimillä ja kasveilla.

Taulukon tekniikat

Yksi klassinen strategia hyönteisväestön vähentämiseksi on ollut potilaat, joilla on steriilejä miehiä - tuotetaan yleensä säteilytyksellä. Kun kohderyhmän naaraat kaventuvat näiden miesten kanssa, he eivät tuota elinkelpoisia jälkeläisiä - toivottavasti kaatuu väestömäärät.

Tämän menetelmän moderni kierre on ollut tuottaa siirtogeenisiä miehiä, joilla on hallitseva tappava geeni, joka tekee niistä olennaisesti steriilejä; näiden miesten jälkeläiset kuolevat myöhästyneenä toukkien vaiheessa, jolloin sukupolvet poistuvat. Tämä menetelmä on julkistettu biotekniikkayritys Oxitec ja on tällä hetkellä käytetään Brasiliassa.

Sen sijaan, että vain tapettaisiin hyttysiä, tehokkaampi ja kestävämpi strategia olisi niiden geneettinen muuttaminen, jotta he eivät enää voi siirtää tautia aiheuttavaa mikrobia.

Voimakasta uutta CRISPR-geenin muokkaustekniikkaa voitaisiin käyttää transgeenien (toisen lajin geneettinen materiaali) valmistamiseen villin populaation ottamiseksi. Tämä menetelmä toimii hyvin hyttysissä ja se on mahdollisesti tapa "Ajaa" transgeenejä populaatioihin. CRISPR voisi auttaa nopeasti levittämään geeniä, joka antaa resistenssin viruksen siirtoon - mitä tiedemiehet kutsuvat refraktoriseksi.


Hanki viimeisin InnerSelfistä


Mutta CRISPR on ollut kiistanalainen, varsinkin kun sitä sovelletaan ihmisiin, koska transgeenit, joita se insertoi yksilöön, voidaan siirtää jälkeläisilleen. Epäilemättä CRISPR: n avulla luodaan ja vapautetaan geneettisesti muunnettuja hyttysiä luontoon. Yhdysvaltain kansallisen tiedustelupäällikkö James Clapper on mennyt niin pitkälle dub CRISPR on mahdollinen joukkotuhoase.

Mutta ovatko siirtogeeniset tekniikat tarpeen hyttyspopulaatioiden muuntamiseksi geneettisesti?Esimerkkejä onnistuneesta keinotekoisesta valikoimasta eri ominaisuuksien kautta vuosien kuluessa. Keskellä on sarjakuva "block" tiedemiehet haluaisivat valita hyttyset, jotta he eivät voi siirtää virusta. Jeff Powell, tekijä toimitti

Valinnainen jalostus vanhanaikaisella tavalla

Väestön geneettinen muokkaaminen on ollut menestyksekkäästi jo vuosisatoja. Tämä on tapahtunut lähes kaikissa kaupallisesti käyttökelpoisissa kasveissa ja eläimissä, joita ihmiset käyttävät elintarvikkeisiin tai muihin tuotteisiin, mukaan lukien puuvilla ja villa. Selektiivinen jalostus voi tuottaa valtavia muutoksia populaatioissa, jotka perustuvat luonnossa esiintyviin vaihteluihin lajissa.

Keinotekoinen valinta käyttäen tätä luonnollista vaihtelua on osoittautunut tehokkaaksi yhä uudelleen, erityisesti maataloudessa. Valitsemalla vanhempia, joilla on toivottavia ominaisuuksia (kanat, joilla on lisääntynyt munatuotanto, lampaat pehmeämmällä villalla) useiden peräkkäisten sukupolvien ajan, voidaan tuottaa "todellinen kasvatus" -kanta, jolla on aina halutut ominaisuudet. Nämä voivat näyttää hyvin erilaisilta kuin esivanhemmat - ajattele kaikkia koirarotuja, jotka ovat peräisin esi-isästä.

Tähän mennessä on tehty vain vähän tällaista työtä tehdä hyttysiä. Mutta se osoittaa, että on mahdollista valita hyttysille, joilla on heikentynyt kyky välittää ihmisen patogeenejä. Siksi sen sijaan, että otettaisiin siirtogeenejä muista lajeista, miksi et käytä hyttyspopulaatioissa luonnostaan ​​esiintyvää geneettistä vaihtelua?

Mosquito-kantojen aikaansaamisella keinotekoisella valinnalla on useita etuja siirtogeenisten lähestymistapojen suhteen.

  • Kaikkia transgeenisiä organismeja (GMO) ympäröiviä kiistoja ja mahdollisia riskejä vältetään. Puhumme vain kasvavasta luonnollisesti esiintyvien hyttysgeenien väestöstä.
  • Valitut hyttyset, jotka on johdettu suoraan kohderyhmästä, olisivat todennäköisesti kilpailukykyisempiä, kun ne vapautetaan takaisin niiden kulmaan. Koska uusi tulenkestävä kanta, joka ei pysty lähettämään virusta, kuljettaa vain kohdepopulaatiosta peräisin olevia geenejä, se sovitettaisiin erityisesti paikalliseen ympäristöön. Laboratoriokäsittelyt siirtogeenisten hyttysten tuottamiseksi tiedetään alentaa heidän kuntoaan.
  • Aloittamalla paikallisesta hyttysväestöstä tiedemiehet voisivat valita nimenomaan tulenkestävyyteen viruksen kantaa, joka tartuttaa ihmisiä tällä hetkellä kyseisellä alueella. Esimerkiksi dengue-viruksen "lajikkeita" on neljä, joita kutsutaan serotyypeiksi. Taudin kontrolloimiseksi valittujen hyttysten tulisi olla tulehduksellisia kyseisessä paikassa aktiivisesti toimivalle serotyypille.
  • Voi olla mahdollista valita hyttysetyyppejä, jotka eivät pysty lähettämään useita viruksia. Koska sama Aedes aegypti hyttyslajit välittävät dengue-, chikungunya- ja Zika-eläimiä, ihmiset, joilla on tämä hyttys, ovat samanaikaisesti vaarassa kaikille kolmelle taudille. Vaikka sitä ei ole vielä osoitettu, ei ole syytä ajatella, että huolellinen ja hyvin suunniteltu selektiivinen jalostus ei voinut kehittää hyttysiä, jotka eivät pysty levittämään kaikkia lääketieteellisesti merkittäviä viruksia.

Onneksi Ae. aegypti on helpoin hyttynen takana vankeudessa ja sillä on sukupolven aika noin 2.5 viikkoa. Toisin kuin klassisilla kasveilla ja eläinten kasvattajilla, jotka käsittelevät sukupolvien kanssa eläviä organismeja vuosia, 10-sukupolvet valitsivat tämän hyttynen vain kuukausia.

Tämä ei tarkoita sitä, että tämän lähestymistavan käyttämisessä ei ehkä ole esteitä. Ehkä tärkein on se, että geenit, jotka vaikeuttavat näiden hyönteisten tarttumista tautiin, saattavat myös tehdä yksittäisiä hyönteisiä heikompia tai vähemmän terveitä kuin tavoite luonnollinen populaatio. Lopulta laboratoriotut hyttyset ja heidän jälkeläisensä saattoivat kilpailla ja hävitä luonnonvaraisesta väestöstä. Saatamme joutua vapauttamaan jatkuvasti tulenkestäviä hyttysiä - toisin sanoen niitä, jotka eivät ole hyviä kyseisen sairauden välittämisessä - voittamaan valinnan toivottuja tulenkestäviä geenejä vastaan.

Ja hyttysperäiset patogeenit itse kehittyvät. Virukset voivat mutatoida välttääkseen geneettisesti muunnetun hyttyslohkon. Jokaisessa suunnitelmassa hyttyspopulaatioiden geneettiseen muokkaamiseen on laadittava varautumissuunnitelmat, kun virukset tai muut patogeenit kehittyvät. Uusia hyttynen kantoja voidaan nopeasti valita viruksen uuden version torjumiseksi - ei tarvita kalliita siirtogeenisiä tekniikoita.

Nykyään kasvien ja eläinten kasvattajat käyttävät yhä enemmän uusia geenin manipulointitekniikoita taloudellisesti tärkeiden lajien parantamiseksi. Mutta tämä on vasta sen jälkeen, kun perinteinen keinotekoinen valinta on otettu rotujen parantamiseksi. Monet hyttysbiologit ehdottavat, että he menevät suoraan uusimpiin fancy-siirtogeenisiin menetelmiin, joita ei ole koskaan osoitettu todella toimivan hyttysten luonnollisissa populaatioissa. Ne ohittavat todistetun, halvemman ja kiistanalaisen lähestymistavan, jonka pitäisi ainakin antaa laukaus.

Author

ConversationJeffrey Powell, professori, Yalen yliopisto. Hänen suurimpia etujaan ovat evoluutio- ja molekyylien evoluutiotoiminnan peruskysymykset, joissa käytetään suurelta osin Drosophilaa mallina organismina ja geneettisten teknologioiden ja käsitteiden soveltamista hyttysiä varten niiden antamien sairauksien hallitsemiseksi.

Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Conversation. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat

{amazonWS: searchindex = Kirjat, avainsanat = zika virus; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

seuraa InnerSelfia

facebook-kuvakeTwitter-kuvakeRSS-kuvake

Hanki uusimmat sähköpostitse

{Emailcloak = off}