CRISPR Cas-9工具逆转杀虫剂耐药性
杀虫剂在对抗全球发挥核心作用的影响mosquito-spread疟疾和其他疾病,每年造成大约750000人死亡。这些insect-specific化学品,花费超过1亿美元来开发和带给市场,还控制insect-driven作物损失至关重要,对粮食安全构成了挑战。
但近几十年来,许多昆虫基因适应对杀虫剂的效力变得不那么敏感。在非洲,经长效杀虫剂处理的蚊帐和室内喷洒抗击疟疾的主要武器,整个欧洲大陆的许多种类的蚊子已经开发出杀虫剂耐药性,减少这些关键干预的疗效。在某些地区气候变化预计将会加剧这些问题。
加州大学圣地亚哥分校的生物学家已经开发出一种方法,使用CRISPR / Cas9技术逆转杀虫剂耐药性。中描述的自然通讯,教授和研究人员Bhagyashree Kaduskar,拉贾Kushwah伊桑棺材与塔塔遗传学研究所和社会(tig)及其同事使用基因编辑工具来代替一个insecticide-resistant基因与正常果蝇insecticide-susceptible形式,一个成就,可以显著降低杀虫剂的用量。
“这项技术也可以用来增加的比例在蚊子自然发生的基因变异,呈现他们耐火材料传输或疟原虫,“棺材说,细胞和发育生物学教授在加州大学圣地亚哥分校的生物科学分工和论文的资深作者。
基因驱动的研究人员使用一种修改技术,使用CRISPR / Cas9削减基因组在目标网站,传播特定基因在整个人口。作为一个家长传递遗传后代元素,Cas9蛋白削减其他父母的染色体对应的站点和遗传信息复制到那个位置,这样所有的后代继承的遗传特征。新基因驱动包含一个插件,棺材之前和他的同事设计偏向简单的遗传变异的遗传(也称为等位基因)也同时削减一个不受欢迎的基因变异(如杀虫剂耐药)和取而代之的首选变体(如杀虫剂敏感)。
在新的研究中,研究人员使用这“等位驱动”战略来恢复基因对杀虫剂的敏感性,类似于昆虫在野外之前他们有了抗药性。他们专注于昆虫蛋白质称为电压门控钠通道(VGSC)是一类广泛使用的杀虫剂的目标。抵抗这些杀虫剂,通常被称为可拆卸的抵抗,或“kdr,“突变的结果vgsc基因不再允许杀虫剂绑定到其VGSC蛋白质的目标。作者取代了耐药kdr突变与正常自然容易受到杀虫剂。
从83%的人口组成kdr(耐)等位基因和17%正常等位基因(杀虫剂敏感),等位基因驱动系统抗倒,比例13%和87%的野生型10代。棺材还指出,适应赋予杀虫剂耐药性进化的成本,降低这些昆虫适应达尔文主义的意义。因此配对基因驱动的选择优势更适合野生型基因变异的结果在一个高效和合作系统,他说。
可以开发类似的等位基因驱动系统在其他昆虫,包括蚊子。本原理增加了害虫的新方法——媒介控制工具箱,因为它可以与其他策略结合使用改善insecticide-based或parasite-reducing措施降低疟疾的传播。
“通过这些等位基因替换策略,可以达到同样程度的害虫防治与少得多的应用杀虫剂,“棺材说。“这也应该可以设计自我毁灭的等位基因驱动版本程序采取行动仅是暂时性的人口增加所需的等位基因的相对频率,然后消失。这样的本地代理等位驱动器可以根据需要重新应用增加丰富的天然首选特征与根本端点没有转基因的环境。”
“一个令人兴奋的可能性是使用等位驱动器引入新版本的VGSC比野生型VGSCs杀虫剂更敏感,“建议Craig Montell(加州大学圣芭芭拉分校),该研究的合著者。“这可能允许引入更低水平的杀虫剂环境来控制病虫害向量。”
本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。
参考:Kaduskar B, Kushwah苏格兰皇家银行,Auradkar et al .扭转与allelic-drive杀虫剂耐药性黑腹果蝇。Nat审稿。2022;13 (1):291。doi:10.1038 / s41467 - 021 - 27654 - 1。
