درایو ژن می تواند برای از بین بردن موش های مهاجم در جزایر استفاده شود

برای اولین بار نشان داده شده است که “محرک ژن” که در میان جمعیت ها پخش می شود و ماده ها را عقیم می کند در پستانداران کار می کند.

توسط مایکل لو پیج

برای اولین بار، محققان یک محرک ژنی – نوعی انگل ژنتیکی – ایجاد کردند که می تواند برای از بین بردن آفات پستاندارانی مانند موش با عقیم کردن آنها استفاده شود.

این فناوری می‌تواند جایگزینی انسانی برای طعمه‌های سمی که در حال حاضر برای درمان موش‌های مهاجم در جزایر مورد استفاده قرار می‌گیرد، فراهم کند که اثرات شدیدی بر پرندگان، خزندگان و گیاهان بومی دارد.

پل توماس از دانشگاه آدلاید در استرالیا می گوید: «این اولین نمونه از فناوری محرک ژن پستانداران است که اثبات مفهومی در محیط آزمایشگاهی داشته است.

اکثر حیوانات دو نسخه از هر کروموزوم دارند، اما فرزندان آنها فقط یک نسخه از هر والدین دریافت می کنند. این بدان معناست که اگر قطعه ای از DNA به یک کروموزوم یک فرد اضافه شود، تنها نیمی از فرزندان او آن را به ارث خواهند برد.

درایوهای ژن تکه‌هایی از DNA هستند که مکانیسم‌های مختلفی را برای فریب دادن سیستم رمزگذاری می‌کنند و اطمینان می‌دهند که بیش از نیمی از فرزندان به ارث می‌رسند. این بدان معناست که حتی اگر مضر باشد می تواند در جمعیت پخش شود.

انواع مختلفی از محرک های ژن طبیعی کشف شده است. در سال 2013، کوین اسولت از موسسه فناوری ماساچوست اولین درایو ژن مصنوعی را با استفاده از فناوری ویرایش ژن CRISPR ایجاد کرد. محرک های ژنی مبتنی بر CRISPR در حشرات بسیار خوب عمل می کنند و چندین تیم امیدوارند که از آنها برای جلوگیری از گسترش مالاریا، یا با از بین بردن پشه ها یا با کاهش احتمال ابتلای افراد، استفاده کنند.

با این حال، محرک های ژنی مبتنی بر CRISPR به دلایلی که قابل درک نیست، در پستانداران به خوبی کار نمی کنند. بنابراین توماس و همکارانش در عوض با یک محرک ژن طبیعی رایج در موش ها شروع کردند و آن را برای ساختن موش های ماده خانگی اصلاح کردند.عضلات ماهیچه ها) استریل.

محرک ژن طبیعی که هاپلوتیپ t نامیده می شود، با کاهش سرعت شنای همه اسپرم ها عمل می کند، مگر اینکه حامل محرک ژن باشند، که مکانیزم متقابل را رمزگذاری می کند. این باعث می شود 95 درصد از فرزندان هاپلوتیپ t را به ارث ببرند. به این انگیزه فعلی، محققان مؤلفه‌ای اضافه کردند که ژن ضروری برای باروری زنان را تغییر می‌دهد.

وقتی این تیم در طول یک نسل این سیستم را روی موش‌ها در آزمایشگاه آزمایش کردند، محرک ژن ۸۰ درصد ژن‌های باروری را مختل کرد.

اگر درایو آزاد شود، موش‌های ماده در ابتدا فقط یک نسخه متغیر را به ارث می‌برند و بارور می‌مانند، اما با گسترش درایو در یک جمعیت، تعداد بیشتری از آنها دو نسخه را به ارث می‌برند و آنها را عقیم می‌کند. توماس می گوید: «این زمانی است که جمعیت شروع به فروپاشی می کند.

مدل سازی کامپیوتری نشان می دهد که اگر 250 موش حامل این درایو ژن در جزیره ای متشکل از 200000 موش رها شوند، موش ها طی 20 تا 25 سال به طور کامل ریشه کن می شوند. به‌طور شگفت‌انگیزی، این مدل همچنین نشان می‌دهد که جهش 100 درصدی ژن‌های باروری، گسترش تکانه را کاهش می‌دهد – 80 درصد بهتر عمل می‌کنند.

اول ایمنی

یکی از خطرات محرک های ژنی این است که می توانند به مناطقی که حیوانات بومی هستند و نه به عنوان آفات مهاجم پخش شوند. بنابراین، برای آزمایش‌های آزمایشگاهی، اجزای محرک ژن شکسته شدند و روی کروموزوم‌های مختلف قرار گرفتند، به این معنی که اگر موش‌ها به نحوی فرار کنند، درایو نمی‌تواند پخش شود.

به همین دلیل است که تنها در یک نسل آزمایش شد. این آزمایش ها همچنین در یک آزمایشگاه کنترل سطح بالا انجام شد. توماس می گوید: «ما از جنبه های ایمنی این موضوع بسیار آگاه هستیم.

این تیم در حال شناسایی گونه های ژنتیکی جمعیت موش های مهاجم جزیره بوده است و گام بعدی ایجاد یک درایو ژنی کاملاً مونتاژ شده است که فقط در موش هایی با یکی از این گونه ها کار می کند. اگر این در آزمایش‌های آزمایشگاهی جواب دهد، تیم امیدوار است که تأییدیه نظارتی را برای انتشار آن به یک جزیره واحد که در آن می‌تواند گسترش یابد، به دست آورد.

توماس می گوید: طعمه ها گران هستند و همیشه کار نمی کنند. شما همچنین دلیل وحشتناک مرگ را ندارید.»

او می‌گوید اگر محرک ژنی در ریشه‌کن کردن موش‌ها از جزایر موفق شود، ممکن است روزی برای مقابله با موش‌ها در سرزمین اصلی استرالیا نیز استفاده شود، اما فعلاً این هدف نیست.

کیمبرلی کوپر از دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو، که تیمش در تلاش است درایوهای مبتنی بر CRISPR را روی موش‌ها کار کند، می‌گوید نتایج بسیار امیدوارکننده هستند.

او می‌گوید: «قطعه‌های مجزا در یک نسل به خوبی کار می‌کنند و بنابراین ممکن است در چندین نسل بسیار خوب کار کنند. کوپر می‌گوید این سیستم باید در طول نسل‌ها آزمایش شود تا این موضوع تایید شود.

مرجع مجله: PNASDOI: 10.1073/pnas.2213308119