สล็อตแตกง่าย การดื้อต่อยีน CRISPR อาจเกิดขึ้นได้ง่าย

สล็อตแตกง่าย การดื้อต่อยีน CRISPR อาจเกิดขึ้นได้ง่าย

การทดลองแมลงวันผลไม้แสดงให้เห็นว่ายังมีอุปสรรคก่อนที่จะใช้ตัวแก้ไขยีนเพื่อควบคุมโรคและแมลงศัตรูพืช

เครื่องมือทางพันธุวิศวกรรมที่ออกแบบมาเพื่อแพร่กระจายไปทั่วประชากร สล็อตแตกง่าย เช่น ไฟป่า โรคที่กำจัดโรคและแม้แต่สายพันธุ์ที่รุกรานทั้งหมด อาจถูกขัดขวางได้ง่ายกว่าที่คุณคิด

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยคอร์เนลล์รายงาน 20 กรกฎาคมในPLOS Geneticsความต้านทานต่อเครื่องมือที่เรียกว่าไดรฟ์ยีน CRISPR เกิดขึ้นในอัตราที่สูงในการทดลองกับ แมลงวันผล ไม้Drosophila melanogaster อัตราความต้านทานแตกต่างกันไปตามสายพันธุ์ของแมลงวันผลไม้ที่เก็บได้ทั่วโลก ตั้งแต่ระดับต่ำประมาณ 4 เปอร์เซ็นต์ในตัวอ่อนจากเมือง Ithaca รัฐนิวยอร์ก ไปจนถึงระดับสูงประมาณ 56 เปอร์เซ็นต์ในตัวอ่อนแมลงวันผลไม้แทสเมเนีย

Philipp Messer ผู้เขียนร่วมนักพันธุศาสตร์ประชากรกล่าวว่า “ในอัตราเหล่านี้ โครงสร้างจะไม่เริ่มแพร่กระจายในประชากร “อาจต้องใช้เวลาอีกสักหน่อยกว่าจะได้ไดรฟ์ยีนที่ใช้งานได้”

ไดรฟ์ยีนนั้นโดยทั่วไปแล้วจะเป็นเครื่องคัดลอกและวางทางพันธุกรรม เครื่องจักรที่สืบสานตัวเองเหล่านี้ได้รับการถ่ายทอดโดยมากกว่าร้อยละ 50 ของลูกหลานของบุคคลที่มีไดรฟ์ยีน ทำงานได้อย่างสมบูรณ์พวกเขาสามารถถ่ายทอดถึงลูกหลานได้ 100 เปอร์เซ็นต์

ในรูปแบบที่ง่ายที่สุด 

ไดรฟ์ยีน CRISPR ประกอบด้วยชิ้นส่วนของ DNA ที่เข้ารหัสทั้งเอ็นไซม์ที่เรียกว่า Cas9 ซึ่งทำหน้าที่เป็นกรรไกรโมเลกุล และ RNA ไกด์ที่บอกเอ็นไซม์ Cas9 ว่าจะตัดที่ไหน การตัดนั้นอาจขัดขวางยีนที่สำคัญ นักวิจัยกำลังทดลองวิธีนี้เพื่อฆ่าเชื้อยุงที่เป็นพาหะมาลาเรีย ( SN Online: 12/7/15 )   

ยีนไดรฟ์บางตัวยังมีน้ำหนักบรรทุกทางพันธุกรรม ตัวอย่างเช่น แนวทางอื่นในการต่อสู้กับโรคมาลาเรียคือการพัฒนาแรงผลักดันที่นำยีนไป “ฉีดวัคซีน” ยุงเพื่อป้องกันโรค ( SN: 12/26/15, p. 6 ) ไดรฟ์อื่นอาจมียีนที่สร้างโปรตีนเรืองแสงเพื่อบ่งชี้ถึงการมีอยู่ของยีนไดรฟ์ เมสเซอร์และเพื่อนร่วมงานใช้เครื่องหมายดังกล่าวเพื่อติดตามการขับยีนสองตัวในแมลงวันผลไม้ที่เลี้ยงในห้องทดลอง

เมื่อสิ่งมีชีวิตที่ถือเครื่องมือร่วมกับสิ่งที่ไม่มี ยีนไดรฟ์จะทำงาน ภายในไข่ที่ปฏิสนธิแล้ว RNA นำทางคนเลี้ยงแกะ Cas9 ที่ผลิตโดยคู่ผสมที่ได้รับการออกแบบไปยังจุดที่มันตัดโครโมโซมของคู่อื่น                     

หากทุกอย่างถูกต้อง เซลล์จะซ่อมแซมส่วนที่แตกหักโดยการคัดลอกไดรฟ์ของยีนไปยังโครโมโซมที่ถูกตัด แต่ชิ้นสามารถแก้ไขได้ด้วยการติดกาวที่ปลายตัดกลับเข้าหากัน การควบคุมดังกล่าวบางครั้งนำไปสู่ข้อผิดพลาดที่ทำลายไซต์ตัดของ Cas9 สร้างโครโมโซมที่ทนทานต่อการแทรกของยีนไดรฟ์

ในการทดลองแมลงวันผลไม้ ข้อผิดพลาดบางอย่างทำให้เกิดการต่อต้านระหว่างหรือก่อนการปฏิสนธิ สาเหตุอื่นๆ เกิดขึ้นในตัวอ่อนระยะแรกเนื่องจากเซลล์ผลิต Cas9 นานเกินไป ทำให้เอนไซม์สามารถตัดโครโมโซมได้ครั้งแล้วครั้งเล่า Messer และเพื่อนร่วมงานค้นพบ นั่นเป็นปัญหาโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อผู้หญิงผลิต Cas9 พวกเขาพบว่า

การใช้ยีนไดรฟ์บางอย่าง เช่น การฆ่าเชื้อหรือฆ่ายุง ไม่สามารถทนต่อการดื้อยาไม่ว่าจะเกิดขึ้นเมื่อใด Messer กล่าว เนื่องจากยีนประเภทนี้สร้างความเสียหายต่อการเจริญพันธุ์หรือความสามารถในการมีชีวิตของสิ่งมีชีวิต ยุงที่มีความต้านทานจะมีความได้เปรียบและสามารถเอาชนะแมลงที่เสี่ยงต่อการถูกขับได้อย่างรวดเร็ว    

ในการศึกษาแยกที่โพสต์เมื่อวันที่ 14 มิถุนายนที่ BioRxiv.org เมสเซอร์และเพื่อนร่วมงานได้ทดสอบวิธีการหลายวิธีในการเอาชนะการดื้อต่อยีน พวกเขาพบว่าการใช้ RNA ไกด์หลายตัวและเปิดใช้ Cas9 ในผู้ชายเท่านั้นสามารถลดอัตราการต้านทานได้

“นี่เป็นชุดการทดลองที่สำคัญและสง่างามมาก” Kevin Esvelt วิศวกรวิวัฒนาการของ MIT กล่าว

แต่ข้อสรุปไม่ใช่ข่าวสำหรับนักวิจัยด้านยีนส่วนใหญ่

“เราตระหนักถึงปัญหาเหล่านี้ทั้งหมด และสาระสำคัญของวิธีจัดการกับปัญหาเหล่านี้ไม่ได้เปลี่ยนแปลงไปจากการศึกษาเหล่านี้” อีธาน เบียร์ นักพันธุศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก กล่าว วาเลนติโน แกนซ์ (Valentino Gantz) เพื่อนร่วมงานจากห้องปฏิบัติการและห้องปฏิบัติการได้สร้างไดรฟ์ยีนตัวแรกในแมลงวันผลไม้ในปี พ.ศ. 2558 และได้ทำงานร่วมกับนักวิจัยคนอื่นๆ ในการพัฒนาไดรฟ์ยีนที่จะป้องกันไม่ให้ยุงเป็นพาหะนำโรคมาลาเรีย ( SN: 12/12/15, p. 16 )

อย่างไรก็ตาม กลุ่มของเมสเซอร์เป็นกลุ่มแรกที่ทดลองยืนยันการคาดการณ์เกี่ยวกับการต่อต้านและวิธีหลีกเลี่ยงจากการทดลอง Esvelt กล่าว “พวกเขาแสดงให้เห็นสิ่งที่เห็นได้ชัดเจนสำหรับบางคนในสนามเป็นเวลานานมาก”

สล็อตแตกง่าย