Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали новую версию генного драйва, которая открывает дверь к распространению определенных, благоприятных тонких генетических вариантов, также известных как «аллели», среди населения.
Новый «аллельный драйв», описанный 9 апреля в Nature Communications, оснащен направляющей РНК (gRNA), которая предписывает системе CRISPR вырезать нежелательные варианты гена и заменять их предпочтительной версией гена.
Новый двигатель расширяет возможности ученых изменять популяции организмов с помощью точного редактирования. Используя обработку текстов в качестве аналогии, генные диски на основе CRISPR позволяют ученым редактировать предложения генетической информации, в то время как новый аллельный привод предлагает редактирование по буквам.
В одном из примеров его потенциального применения конкретные гены сельскохозяйственных вредителей, которые стали устойчивыми к инсектицидам, могут быть заменены исходными естественными генетическими вариантами, придающими чувствительность к инсектицидам с использованием аллельных двигателей, которые выборочно меняют идентичность одного белкового остатка (аминокислоты).
Помимо сельскохозяйственного применения, насекомые-переносчики болезней могут быть мишенью для аллельных движений.
“Если мы включим такую нормализующую гРНК в элемент, управляющий генами, например, разработанный для иммунизации комаров против малярии, результирующий аллельный генный драйв распространится по популяции. Когда этот привод двойного действия сталкивается с устойчивым к инсектицидам аллелем, он сокращает и восстанавливает его, используя чувствительный аллель дикого типа “, – сказал Итан Бир, старший автор новой статьи. “В результате почти все появляющееся потомство будет чувствительным к инсектицидам, а также невосприимчивым к передаче малярии.”
«Принуждение этих видов к их естественному чувствительному состоянию с помощью аллельных двигателей поможет разорвать нисходящий цикл постоянно растущего и наносящего ущерб окружающей среде чрезмерного использования пестицидов», – сказала Аннабель Гишард, первый автор статьи.
Исследователи описывают две версии аллельного влечения, в том числе «копирование», в котором исследователи используют систему CRISPR для выборочного вырезания нежелательной версии гена, и более широко применяемую версию, называемую «копирование-прививка», которая способствует передача предпочтительного аллеля рядом с сайтом, который избирательно защищен от расщепления гРНК.
«Неожиданный результат этого исследования заключается в том, что ошибки, вызванные такими аллельными побуждениями, не передаются следующему поколению», – сказал Гишард. “Эти мутации вместо этого вызывают необычную форму летальности, известную как” смертельный мозаицизм “.Этот процесс помогает повысить эффективность аллельных дисков за счет немедленного устранения нежелательных мутаций, создаваемых дисками на основе CRISPR.”
Несмотря на то, что новая технология была продемонстрирована на плодовых мушках, она также имеет потенциал для широкого применения у насекомых, млекопитающих и растений.
По словам исследователей, можно разработать несколько вариантов технологии аллельного привода с комбинациями благоприятных черт сельскохозяйственных культур, которые, например, процветают в бедных почвах и засушливых условиях, чтобы прокормить постоянно растущее население мира.
Помимо экологических приложений, аллельные двигатели должны позволить новому поколению создавать модели животных для изучения болезней человека, а также отвечать на важные вопросы фундаментальной науки. Как член Института генетики и общества Тата (TIGS), Бир говорит, что аллельные двигатели могут быть использованы для помощи в усилиях по охране окружающей среды, чтобы защитить уязвимые эндемичные виды или остановить распространение инвазивных видов.
В настоящее время разрабатываются генные драйвы и системы активной генетики для использования у млекопитающих.
Ученые говорят, что аллельные двигатели могут ускорить появление новых лабораторных штаммов животных моделей болезней человека, которые помогут в разработке новых лекарств.
Среди других авторов статьи: Тиша Хак, Маркетта Бобик, Сян-Ру Сюй, Карисса Клансек, Раджа Кушва, Бхагьяшри Кадускар и Валентино Ганц из Отделения биологических наук Калифорнийского университета в Сан-Диего и Матеуш Берни из Федерального университета Рио-де-Жанейро, Бразилия.
Меня тут зачистка резервуаров заинтересовала, мне кажется такая информация порадует и заинтересует очень многих. По этому, если вам это интересно, то стоит обязательно посмотреть.