Kontroverzní technologie schopná měnit genomy celých druhů byla poprvé použita u savců. V článku zveřejněném1 na preprintovém serveru bioRxiv 4. července vědci popisují vývoj „genových pohonů“ – které by mohly být použity k vymýcení problematických populací zvířat – u laboratorních myší pomocí techniky editace genů CRISPR.

Genové pohony zajišťují, že vybrané mutace jsou předány téměř všem potomkům zvířete. V laboratoři již byly vytvořeny u komárů jako potenciální strategie kontroly malárie. Vědci upozornili na možnost, že by tato technologie mohla pomoci vyhubit invazivní krysy, myši a další hlodavce. Nejnovější studie však podle vědců zpochybňuje naděje, že se tak stane v dohledné době. Technika fungovala u laboratorních myší rozporuplně a zbývá ještě nespočet technologických překážek, než by vědci mohli vůbec uvažovat o vypuštění tohoto nástroje do volné přírody.

„Jsou tu náznaky, že by to mohlo fungovat, ale je to také vystřízlivění,“ říká Paul Thomas, vývojový genetik na univerzitě v australském Adelaide, který se na výzkumu nepodílel. „Je třeba udělat ještě mnoho práce, než bude možné uvažovat o genovém pohonu jako o užitečném nástroji pro kontrolu populací hlodavců.“ Jeho laboratoř se zabývá podobnou prací v rámci mezinárodního konsorcia, které se snaží využít genové pohony v boji proti invazivním hlodavcům.

Genové pohony fungují tak, že zajistí, aby vyšší podíl potomků organismu zdědil určitý, „sobecký“ gen, než by tomu bylo náhodou, což umožní rychlé rozšíření mutace nebo cizího genu v populaci. Přirozeně se vyskytují u některých zvířat, včetně myší, kde mohou způsobit smrt nebo neplodnost. Revoluční nástroj pro úpravu genů CRISPR-Cas9 však vedl k vývoji syntetických genových pohonů, jejichž cílem je eliminovat z přírody problematické druhy, jako jsou komáři přenášející malárii, například tím, že zajistí, aby potomci byli neplodní. Tato technologie vzbudila kontroverze – a dokonce i neúspěšný pokus o celosvětový zákaz jejího používání – protože v případě vypuštění do volné přírody by organismy nesoucí genové pohony mohly být obtížně zvládnutelné.

Tým vedený Kimem Cooperem, vývojovým genetikem z Kalifornské univerzity v San Diegu, se nepokusil vyvinout genový pohon, který by učinil laboratorní myši (Mus musculus) neplodnými. Cílem vědců bylo spíše vytvořit zkušební laboratoř pro tuto technologii, která by podle nich mohla být užitečná i v základním výzkumu: zkreslili dědičnost mutace, která myším dává celobílý kožich, namísto neplodnosti.

Genové pohony na bázi CRISPR využívají nástroj pro úpravu genů ke zkopírování mutace na jednom chromozomu na druhý z páru, obvykle během raného vývoje zvířete. Když se o to Cooperův tým pokusil u myších embryí, mutace nebyla vždy zkopírována správně a proces fungoval pouze u samičích embryí.

Tým odhadl, že to může vést k tomu, že se mutace přenese v průměru asi na 73 % potomků myších samic namísto obvyklých 50 % u většiny genů fungujících podle běžných pravidel dědičnosti. Cooperová odmítla práci svého týmu komentovat, protože ještě nebyla publikována v odborném časopise.

Tony Nolan, molekulární biolog z Imperial College London, který je členem týmu vyvíjejícího genové pohony u komárů přenášejících malárii, je nadšený, že genové pohony mohou fungovat alespoň u hlodavců. I kdyby se tato technologie nestala nástrojem pro eradikaci, mohla by být podle něj účinnější než stávající technologie při produkci transgenních laboratorních zvířat, která modelují nemoci způsobené vícenásobnými mutacemi.

Jiní vědci souhlasí s tím, že studie je důležitá, ale také říkají, že ukazuje, jak daleko musí tato technologie u hlodavců zajít. „Dokážete si představit tento genový pohon ve volné přírodě? To se nestane,“ říká Gaétan Burgio, genetik, který pracuje na CRISPR na Australské národní univerzitě v Canbeře. Relativně nízká účinnost techniky znamená, že by trvalo mnoho generací, než by se genový pohon rozšířil v celé populaci hlodavců, což by ponechalo dostatek času na to, aby se u druhů vyvinula rezistence.

Thomas popisuje výsledky jako „kontrolu reality“ pro snahy o vývoj genových pohonů u hlodavců. „Naznačuje to, jak daleko je ještě třeba jít,“ říká. Thomas dodává, že budoucí práce by se měla zaměřit na zlepšení účinnosti a také na pochopení toho, proč tato technika nefunguje u myších samců.

Je členem konsorcia nazvaného Genetic Biocontrol of Invasive Rodents neboli GBIRd, které doufá v nasazení genových pohonů proti potkanům a myším.

RISPR genové pohony nejsou jedinou strategií konsorcia pro boj s invazními hlodavci. Člen GBIRd David Threadgill, genetik z Texaské univerzity A&M v College Station, a jeho tým pracují s genovým pohonem, který se přirozeně vyskytuje u myší, tzv. t-haplotypem. Výzkumníci plánují modifikovat tento sobecký gen tak, aby vznikly myši bez dcer: samice nesoucí dvě kopie budou rodit pouze samce, což může vést k populačnímu krachu.

Pokud se technologie genového pohonu ukáže jako účinná při kontrole hlodavců, ostrovy jsou ideálním testovacím místem, říká Heath Packard, ředitel organizace Island Conservation v Santa Cruz v Kalifornii, která je partnerem GBIRd a zaměřuje se na likvidaci invazivních škůdců. Podle Packarda jsou pesticidy proti hlodavcům, které na malých ostrovech eliminovaly problémové myši a krysy, příliš riskantní pro použití na větších ostrovech se složitými ekosystémy a velkou lidskou populací. Genové pohony, které by mohly být na ostrovech omezeny, jsou stále technologií, která stojí za prozkoumání. „Doufáme, že by to mohl být nástroj, který by mohl sloužit komunitě pro obnovu ostrovů,“ říká, „ale nevíme, jestli to bude fungovat.“

.