سیستم جدید مبتنی بر CRISPR می تواند پشه های ناقل مالاریا را از بین ببرد

مالاریا همچنان یکی از کشنده ترین بیماری های جهان است. هر ساله عفونت مالاریا منجر به مرگ صدها هزار نفر می شود که اکثر مرگ و میرها در کودکان زیر پنج سال اتفاق می افتد. مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری اخیراً اعلام کرد که پنج مورد مالاریا ناشی از پشه در ایالات متحده شناسایی شده است که اولین مورد گزارش شده در این کشور در دو دهه اخیر است.

خوشبختانه، دانشمندان در حال توسعه فناوری های ایمن برای جلوگیری از انتقال مالاریا با ویرایش ژنتیکی پشه هایی هستند که انگل عامل بیماری را پخش می کنند. محققان دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو به سرپرستی آزمایشگاه پروفسور عمر اکبری روش جدیدی را برای سرکوب ژنتیکی جمعیت ها طراحی کرده اند. آنوفل گامبیاپشه هایی که در درجه اول مالاریا را در آفریقا گسترش می دهند و به فقر اقتصادی در مناطق آسیب دیده کمک می کنند. سیستم جدید زنان را هدف قرار داده و می کشد A. gambiae جمعیت از آنجایی که گاز می گیرند و بیماری را منتشر می کنند.

چاپ 5 جولای در مجله پیشرفت علم، نویسنده اول آندریا اسمیدلر، محقق فوق دکتری در دانشکده علوم زیستی دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو، همراه با دانشجویان سابق کارشناسی ارشد و نویسندگان اول، جیمز پی و ریما آپت، سیستمی به نام Ifegenia ایجاد کردند که مخفف عبارت “حذف زن ارثی توسط نوکلئازهای کدگذاری شده ژنتیکی برای قطع آلل ها.” این تکنیک از فناوری CRISPR برای مختل کردن ژنی به نام بدون ماده استفاده می کند.فرار کن) که رشد جنسی را کنترل می کند A. gambiae پشه ها

دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا برکلی و مؤسسه فناوری کالیفرنیا به این تلاش تحقیقاتی کمک کردند.

Ifegenia با رمزگذاری ژنتیکی دو عنصر اصلی CRISPR در پشه های آفریقایی کار می کند. اینها شامل یک هسته Cas9، “قیچی” مولکولی است که برش ها را ایجاد می کند و یک RNA راهنما که سیستم را از طریق تکنیک توسعه یافته در این پشه ها در آزمایشگاه اکبری به سمت هدف هدایت می کند. آنها دو خانواده پشه را اصلاح ژنتیکی کردند تا به طور جداگانه Cas9 و the را بیان کنند فرار کنRNA راهنمای هدف گذاری

ما آنها را با هم رد کردیم و در نسل آن همه پشه های ماده را کشت، این فوق العاده بود.”

آندریا اسمیدلر، محقق فوق دکتری، دانشکده علوم زیستی سن دیگو UC

در همین حال، A. gambiae پشه های نر Ifegenia را به ارث می برند، اما ویرایش ژنتیکی بر تولید مثل آنها تأثیری ندارد. آنها از نظر تولید مثلی برای جفت گیری و گسترش ایفجنیا مناسب هستند. گسترش انگل در نهایت متوقف می شود زیرا ماده ها حذف می شوند و جمعیت به بن بست تولید مثل می رسد. نویسندگان خاطرنشان می‌کنند که سیستم جدید برخی موانع مقاومت ژنتیکی و مسائل کنترلی را که سیستم‌های دیگر مانند محرک‌های ژنی با آن مواجه هستند، دور می‌زند، زیرا اجزای Cas9 و RNA راهنما تا زمانی که جمعیت آماده سرکوب شود، جدا نگه داشته می‌شوند.

ما نشان می‌دهیم که نرهای Ifegenia از نظر باروری زنده می‌مانند و می‌توانند هر دو را بارگیری کنند فرار کن جهش و ماشین آلات CRISPR برای القا فرار کن جهش در نسل‌های بعدی، که منجر به سرکوب پایدار جمعیت می‌شود.» نویسندگان در این مقاله خاطرنشان می‌کنند: «از طریق مدل‌سازی، نشان می‌دهیم که انتشار مکرر نرهای غیر گازدار ایفجنیا می‌تواند به عنوان یک سیستم سرکوب و حذف جمعیت مؤثر، محدود، قابل کنترل و ایمن عمل کند. “

روش‌های سنتی برای مبارزه با شیوع مالاریا مانند توری‌ها و حشره‌کش‌ها به طور فزاینده‌ای در جلوگیری از گسترش این بیماری بی‌اثر هستند. حشره کش ها هنوز به شدت در سراسر جهان مورد استفاده قرار می گیرند، در درجه اول در تلاش برای جلوگیری از مالاریا، که خطرات بهداشتی و زیست محیطی را برای مناطق در آفریقا و آسیا افزایش می دهد.

اسمیدلر، که قبل از پیوستن به دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو در سال 2019، مدرک دکترا (علوم بیولوژیکی بهداشت عمومی) را از دانشگاه هاروارد دریافت کرد، از تخصص خود در توسعه فناوری ژنتیک برای رسیدگی به گسترش بیماری و آسیب های اقتصادی ناشی از آن استفاده می کند. هنگامی که او و همکارانش Ifegenia را توسعه دادند، از تاثیر این فناوری به عنوان یک سیستم سرکوب شگفت زده شد.

اکبری، استاد گروه زیست شناسی سلولی و تکوینی گفت: این فناوری پتانسیل این را دارد که راه حل ایمن، قابل کنترل و مقیاس پذیری باشد که جهان برای از بین بردن مالاریا یک بار و برای همیشه به آن نیاز فوری دارد. “اکنون ما باید تلاش های خود را برای پذیرش اجتماعی، مجوزهای استفاده نظارتی و فرصت های بودجه تغییر دهیم تا این سیستم را در آزمایش نهایی خود برای سرکوب جمعیت پشه های ناقل مالاریا وحشی قرار دهیم. ما در آستانه ایجاد تأثیر بزرگ در جهان و تا زمانی که این امر محقق نشود متوقف نخواهد شد.”

محققان خاطرنشان کردند که فناوری ایفجنیا را می‌توان با گونه‌های دیگری که بیماری‌های کشنده را منتشر می‌کنند، مانند پشه‌هایی که عامل انتقال تب دنگی (تب شکستگی استخوان)، چیکونگونیا و ویروس‌های تب زرد هستند، تطبیق داد.

فهرست کامل نویسندگان شامل آندریا اسمیدلر، جیمز پای، ریما آپته، هکتور سانچز سی، رودریگو کوردر، آیلین جفری گوتیرز، نها تاکره، ایگور آنتوشکین، جان مارشال و عمر اکبری است.