CRISPR/Cas9-medierad störning av gener associerade med ögonpigment fick ögonfärgen att förändras från svart till vitt. Upphovsman:Michelle Bui, UC Riverside.
Forskare vid University of California, Riverside har utvecklat transgena myggor som stabilt uttrycker Cas9 -enzymet i deras könsceller. Tillägget av Cas9 gör det möjligt att använda CRISPR -genredigeringsverktyget för att effektivisera, riktade förändringar av myggornas DNA.
Som bevis på konceptet, forskarna använde systemet för att störa nagelbandet, vinge, och ögonutveckling, producerar helt gult, treögda och vinglösa myggor. Deras långsiktiga mål är att använda myggor som uttrycker Cas9 tillsammans med en annan teknik-kallad gendrivning-för att sätta in och sprida gener som undertrycker insekterna samtidigt som man undviker det motstånd som evolutionen vanligtvis skulle gynna. Aedes aegypti är stora bärare av dengue, chikungunya, gul feber, och zika -virus, och blir snabbt resistenta mot vanliga bekämpningsmedel.
Publicerad idag i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) , studien leddes av Omar Akbari, en biträdande professor i entomologi vid UCR:s college för natur- och jordbruksvetenskap och medlem av universitetets Institute for Integrative Genome Biology.
Tidigare försök att använda genomredigering för att förhindra att myggor sprider sig patogener har hämmats av låga mutationshastigheter, dålig överlevnad av redigerade myggor, och ineffektiv överföring av störda gener till avkommor. Akbari och kollegor utvecklade transgena myggor som stabilt uttrycker ett bakteriellt Cas9 -enzym i könscellerna, möjliggör mycket effektiv genomredigering med CRISPR -systemet. CRISPR fungerar som ett par saxar, klippa ut och ersätta specifika DNA -sekvenser baserade på en ribonukleinsyra (RNA) guide. I tidningen, laget använde systemet för att störa gener som styr synen, flygning och matning, resulterar i mygg med ett extra öga, missbildade vingar, och defekter i ögon- och nagelbandsfärg, bland andra förändringar.
CRISPR/Cas9-medierad störning av gener associerade med nagelbandspigment fick mygg att vända från svart till gult, och störning av gener associerade med ögonpigment fick ögonfärgen att förändras från svart till vitt. Upphovsman:UC Riverside.
Akbari sa att dessa stammar representerar det första steget mot att använda gendrivsystem för att kontrollera myggpopulationer och minska de sjukdomar de sprider.
"Dessa Cas9-stammar kan användas för att utveckla split-gen-drivenheter som är en form av gen-drivning genom vilken Cas9 och guide-RNA:n sätts in på separata genomiska loci och är beroende av varandra för spridning. Detta är det säkraste sättet att utvecklas och testgener i laboratoriet för att säkerställa ingen spridning i naturen, "Sa Akbari.
Gendrivningar ökar kraftigt oddsen för att en gen eller uppsättning gener kommer att överföras till avkommor - från 50 procent till 99 procent. Detta antal kan potentiellt öka till 100 procent när en målgen störs på flera platser, en teknik som kallas multiplexing som nyligen har matematiskt modellerats av Akbari och kollegor vid UC Berkley.
Genenheter kan användas för att förspänna genetiskt arv till förmån för snabbt spridning, självdestruktiva gener-som de som stör fruktsamheten-och kan vara ett miljövänligt och kostnadseffektivt sätt att undertrycka populationer av sjukdomsspridande insekter.
"Nästa steg bör vidtas för att identifiera de regulatoriska sekvenser som kan användas för att uttrycka guide -RNA från genomet, och när dessa sekvenser har identifierats bör utvecklande gendrivningar i arten vara nyckelfärdiga, "Sa Akbari.
Papperets titel är "Germline Cas9 Expression ger mycket effektiv genomteknik i en stor världsomspännande sjukdomsvektor, Aedes Aegypti. "
