Een genbewerkingssysteem van NC State-onderzoekers zou vervelende fruitplagen kunnen onderdrukken
Datum gepubliceerd:Onderzoekers hebben een ‘homing gene drive-systeem’ ontwikkeld, gebaseerd op CRISPR/Cas9, dat gebruikt zou kunnen worden om populaties van Drosophila suzukii azijnvliegen – zogenaamde ‘gevlekte vleugels’ Drosophila”die fruit met een zachte schil verwoesten in Noord-Amerika, Europa en delen van Zuid-Amerika – blijkt uit nieuw onderzoek van de North Carolina State University.
De NC State-onderzoekers ontwikkelden dubbele CRISPR-gene drive-systemen die zich op een specifiek doel richtten D. suzukii gen genoemd dubbelseks, wat belangrijk is voor de seksuele ontwikkeling bij de vliegen. CRISPR staat voor ‘geclusterde, regelmatig op afstand gelegen korte palindromische herhalingen’ en Cas9 is een enzym dat als een moleculaire schaar werkt om DNA te knippen. CRISPR-systemen zijn afgeleid van bacteriële immuunsystemen die virussen en andere indringers herkennen en vernietigen, en worden ontwikkeld als oplossingen voor onder meer de gezondheid van mens, plant en dier.
Het richten van de dubbelseks gen resulteerde in talloze experimenten in vrouwelijke onvruchtbaarheid, omdat vrouwtjes geen eieren konden leggen, zegt Max Scott, een entomoloog van NC State en de corresponderende auteur van een papier erin Proceedings van de Nationale Academie van Wetenschappen dat het onderzoek beschrijft.
“Dit is de eerste zogenaamde homing-gene drive in een landbouwplaag die mogelijk kan worden gebruikt voor onderdrukking”, aldus Scott.
Gene drives kunnen bij voorkeur bepaalde eigenschappen of kenmerken selecteren, wijzigen of verwijderen en die bewerkingen door toekomstige generaties ‘sturen’, wat resulteert in een kans die soms veel groter is dan 50% om die veranderingen door te geven aan het nageslacht.
"Gene drive betekent bevooroordeelde overerving", zei Scott.
Onderzoekers gebruikten een fluorescerend rood eiwit om de aanwezigheid van de genetische verandering CRISPR/Cas9 in de genetische blauwdruk of het genoom van de vlieg te markeren. De gene drive-systemen brachten dat fluorescerende eiwit over naar 94-99% van het nageslacht, zo meldt de krant.
De onderzoekers gebruikten ook wiskundige modellen om te voorspellen hoe efficiënt het gene drive-systeem een gegeven zou onderdrukken D. suzukii populatie in laboratoriumkooien. Uit de modellering bleek dat het vrijgeven van slechts één gemodificeerde vlieg op elke vier ‘wilde’ vliegen – die niet genetisch gemodificeerd zijn – vliegenpopulaties binnen ongeveer acht tot tien generaties zou kunnen ondermijnen.
“Omdat doublesex zo’n geconserveerd gen is dat nodig is voor de vrouwelijke ontwikkeling bij zoveel vliegensoorten, denk ik dat de homing gene drive-strategie voor andere plagen kan worden gebruikt,” zei Scott.
Scott en medewerkers lieten het eerder zien succes met onderdrukken D. suzukii populaties die een soort gebruiken die alleen mannetjes voortbrengt en gebruikte ook een vergelijkbare methode om laboratoriumpopulaties van de schroefwormvlieg uit de Nieuwe Wereld te verminderen.
De volgende stappen omvatten ingeperkte proefexperimenten in kooien in een NC State-kas.
“We doen kleine experimenten met het onderdrukken van kooien. We hopen te leren of herhaalde vrijlating van vliegen met een verhouding van 1:4 de vliegenpopulaties in een kooi zal onderdrukken, zoals de modellen suggereren, 'zei Scott.
Amarish K. Yadav, een postdoctoraal onderzoeker en hoofdauteur van NC State, Cole Butler, Akihiko Yamamoto, Anandrao A. Patil en Alun L. Lloyd waren co-auteur van het artikel. Het onderzoek werd ondersteund door subsidies voor het Biotechnology Risk Assessment Research-programma 2016-33522-25625, 2020-33522-32317 en 2021-33522-35341 van het National Institute of Food and Agriculture van het Amerikaanse ministerie van Landbouw.
(C) NCSU
Originele artikelbron: WRAL TechWire