Le specie sintetiche sono state sviluppate per l’uso come gene drive confinatoحرك

Le tecnologie basate su CRISPR offrono un enorme potenziale a beneficio della salute e della sicurezza umana, dall’eliminazione delle malattie alle scorte di cibo fortificato. Ad esempio, vengono sviluppate unità genetiche basate sulla tecnologia CRISPR, progettate per diffondere tratti specifici attraverso popolazioni target, per fermare la trasmissione di malattie devastanti come la malaria e la febbre dengue.

Ma molti scienziati ed esperti di etica hanno sollevato preoccupazioni sulla diffusione incontrollata delle pulsioni genetiche. Una volta dispiegati in natura, come possono gli scienziati impedire che le unità genetiche si diffondano in modo incontrollabile attraverso le popolazioni come gli incendi?

Ora, gli scienziati dell’Università della California di San Diego e i loro colleghi hanno sviluppato un gene drive con una barriera genetica interna progettata per tenere sotto controllo il drive. Guidati dal laboratorio del genetista molecolare Omar Akbari, i ricercatori hanno progettato una mosca artificiale Oceano Questo, quando rilasciato in numero sufficiente, agisce come driver genetici che possono diffondersi localmente ed essere reversibili se lo si desidera.

Gli scienziati descrivono il loro sviluppo di SPECIES (barriere postzigotiche artificiali che sfruttano l’incompatibilità basata su CRISPR con specie ingegnerizzate) come un’innovazione di prova che può essere trasferita ad altre specie come gli insetti vettori. L’impiego di gene drive che riducono i parassiti che si nutrono di preziose colture alimentari è un altro esempio di una potenziale applicazione di SPECIES.

“Le unità genetiche possono diffondersi oltre i confini previsti ed essere difficili da controllare. Le SPECIE forniscono un metodo per controllare le popolazioni in modo molto sicuro e reversibile”, ha affermato Akbari, professore associato presso il Dipartimento di Scienze Biologiche dell’UC San Diego e autore senior del ricerca. , che viene pubblicato sulla rivista Nature Communications.

L’idea alla base della creazione di SPECIE riflette la formazione di nuove specie in natura. Man mano che i membri di una specie si separano nel tempo, a causa, ad esempio, di una nuova formazione del terreno, di un terremoto o di altri eventi geologici, alla fine può svilupparsi un nuovo tipo di separazione fisica. Se la nuova specie alla fine si reinterra con la specie originale, può produrre una prole che non è vitale a causa di cambiamenti biologici dopo la separazione attraverso fenomeno naturale È noto come isolamento riproduttivo.

Lavorando sulla specie di mosca Drosophila melanogaster, i ricercatori dell’UCSD e i colleghi del Caltech, dell’UC Berkeley e dell’Innovative Genome Institute hanno utilizzato le tecniche di modifica genetica CRISPR per sviluppare sistemi di codifica delle mosche che sono riproduttivamente incompatibili con le versioni selvatiche di D. melanogaster.

“Sebbene la speciazione si verifichi costantemente in natura, la creazione di una nuova specie sintetica rappresenta una sfida molto significativa nella bioingegneria”, ha affermato Anna Buchmann, autrice principale del documento di ricerca. “La bellezza dell’approccio SPECIES è che semplifica il processo e ci fornisce l’esatto set di strumenti di cui abbiamo bisogno in qualsiasi organismo per effettuare elegantemente la speciazione”.

Concettualmente, quando le SPECIE vengono dispiegate in natura in numero sufficiente, possono guidare in modo controllabile con un Popolazione e sostituiscono tutte le loro controparti selvatiche durante la loro diffusione. Usando la malaria come esempio, le zanzare SPECIES possono essere sviluppate con una componente genetica che le rende incapaci di trasmettere la malaria.

“Puoi diffondere una qualche forma di controllo della malaria a una popolazione target in modo che possa essere limitato e controllato”, ha detto Akbari. “Poiché le SPECIE sono incompatibili con le zanzare di tipo selvatico, il loro numero può essere controllato e invertito limitando la loro soglia di popolazione a meno del 50%. Questo ti dà la possibilità di limitare e invertire la loro diffusione, se lo desideri”.

Quando la barriera SPECIES completa il suo ruolo di sostituzione temporanea delle popolazioni di specie selvatiche, il suo numero può essere ridotto man mano che le popolazioni di specie selvatiche vengono reintrodotte.

“Questo in pratica ci permette di sfruttare tutta la nostra potenza Gene drive“Come sradicare le malattie o proteggere le colture, senza l’alto rischio di una diffusione incontrollabile”, ha detto Akbari.