Gen-Editing-System von NC State-Forschern könnte lästige Obstschädlinge unterdrücken

Forscher haben ein auf CRISPR/Cas9 basierendes „Homing-Gene-Drive-System“ entwickelt, mit dem Populationen unterdrückt werden könnten Drosophila suzukii Essigfliegen – sogenannte „Fleckflügelfliegen“. Drosophila“, die weichschalige Früchte in Nordamerika, Europa und Teilen Südamerikas vernichten – so eine neue Studie der North Carolina State University.

Die Forscher des NC State entwickelten duale CRISPR-Genantriebssysteme, die auf ein bestimmtes Ziel abzielten D. suzukii Gen genannt doppelgeschlechtlich, was für die sexuelle Entwicklung der Fliegen wichtig ist. CRISPR steht für „Clustered Regular Interspaced Short Palindromic Repeats“ und Cas9 ist ein Enzym, das wie eine molekulare Schere DNA schneidet. CRISPR-Systeme leiten sich von bakteriellen Immunsystemen ab, die Viren und andere Eindringlinge erkennen und zerstören, und werden unter anderem als Lösung für Probleme in der Gesundheit von Mensch, Pflanze und Tier entwickelt.

Ausrichtung auf die doppelgeschlechtlich Das Gen führte in zahlreichen Experimenten zu weiblicher Sterilität, da Weibchen keine Eier legen konnten, sagt Max Scott, ein Entomologe des US-Bundesstaates North Carolina und korrespondierender Autor von a Papier hinein Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften das beschreibt die Forschung.

„Dies ist der erste sogenannte Homing-Gen-Drive bei einem landwirtschaftlichen Schädling, der möglicherweise zur Unterdrückung eingesetzt werden könnte“, sagte Scott.

Gene Drives können bestimmte Merkmale oder Merkmale bevorzugt auswählen, ändern oder löschen und diese Änderungen über zukünftige Generationen hinweg „antreiben“, was zu einer manchmal weitaus größeren Chance als 50% führt, diese Änderungen an die Nachkommen weiterzugeben.

„Gene Drive bedeutet voreingenommene Vererbung“, sagte Scott.

Forscher verwendeten ein fluoreszierendes rotes Protein, um das Vorhandensein der genetischen Veränderung CRISPR/Cas9 im genetischen Bauplan oder Genom der Fliege zu markieren. Die Gene-Drive-Systeme übertrugen dieses fluoreszierende Protein auf 94-99% der Nachkommen, heißt es in der Studie.

Die Forscher nutzten außerdem mathematische Modelle, um vorherzusagen, wie effizient das Gene-Drive-System eine bestimmte Situation unterdrücken würde D. suzukii Population in Laborkäfigen. Die Modellierung zeigte, dass die Freisetzung von nur einer veränderten Fliege pro vier „wilde“ Fliegen – die nicht gentechnisch verändert sind – die Fliegenpopulationen innerhalb von etwa acht bis zehn Generationen stillen könnte.

„Da Doublesex ein so konserviertes Gen ist, das bei so vielen Fliegenarten für die weibliche Entwicklung erforderlich ist, denke ich, dass die Homing-Gene-Drive-Strategie auch für andere Schädlinge genutzt werden könnte“, sagte Scott.

Scott und seine Mitarbeiter haben es bereits gezeigt Erfolg bei der Unterdrückung D. suzukii Populationen, die einen Stamm verwenden, der nur Männchen hervorbringt und auch verwendet a Ähnliche Methode zur Reduzierung der Laborpopulationen der Neuwelt-Schraubenwurmfliege.

Zu den nächsten Schritten gehören geschlossene Versuchsexperimente in Käfigen in einem Gewächshaus im US-Bundesstaat North Carolina.

„Wir führen Käfigunterdrückungsexperimente in kleinen Populationen durch. Wir hoffen zu erfahren, ob wiederholte Fliegenfreisetzungen im Verhältnis 1:4 die Fliegenpopulationen in einem Käfig unterdrücken, wie es die Modellierung nahelegt“, sagte Scott.

Amarish K. Yadav, ein Postdoktorand und Hauptautor des NC State, Cole Butler, Akihiko Yamamoto, Anandrao A. Patil und Alun L. Lloyd waren Co-Autoren des Artikels. Die Forschung wurde durch die Zuschüsse 2016-33522-25625, 2020-33522-32317 und 2021-33522-35341 des Biotechnology Risk Assessment Research-Programms des National Institute of Food and Agriculture des US-Landwirtschaftsministeriums unterstützt.

(C) NCSU

Originalquelle des Artikels: WRAL TechWire