En kontroversiel teknologi, der er i stand til at ændre hele arters genomer, er for første gang blevet anvendt på pattedyr. I en artikel, der blev offentliggjort1 på bioRxiv preprint-serveren den 4. juli, beskriver forskere, hvordan de udvikler “gen-drev” – som kan bruges til at udrydde problematiske dyrepopulationer – i forsøgsmus ved hjælp af CRISPR-genredigeringsteknikken.

Gen-drev sikrer, at udvalgte mutationer videregives til næsten alle et dyrs afkom. De er allerede blevet skabt i myg i laboratoriet som en potentiel strategi til bekæmpelse af malaria. Forskere har rejst den mulighed, at teknologien kunne hjælpe med at dræbe invasive rotter, mus og andre gnavere som skadedyr. Men den seneste undersøgelse ødelægger håbet om, at det vil ske inden for den nærmeste fremtid, siger forskerne. Teknikken fungerede uensartet i laboratoriemus, og der er stadig et utal af teknologiske forhindringer, før forskerne overhovedet kan overveje at frigive værktøjet i naturen.

“Der er en indikation af, at det kunne fungere, men det er også en skuffelse,” siger Paul Thomas, en udviklingsgenetiker ved University of Adelaide i Australien, som ikke var involveret i forskningen. “Der er meget mere at gøre, før man kan overveje gen-drev som et nyttigt redskab til populationskontrol af gnavere.” Hans laboratorium udfører lignende arbejde som en del af et internationalt konsortium, der skal bruge gen-drev til at bekæmpe invasive gnavere.

Gen-drev fungerer ved at sikre, at en større andel af en organismes afkom arver et bestemt “egoistisk” gen, end tilfældet ville være ved en tilfældighed, hvilket gør det muligt for en mutation eller et fremmed gen at sprede sig hurtigt gennem en population. De forekommer naturligt hos nogle dyr, herunder mus, hvor de kan forårsage død eller infertilitet. Men det revolutionerende CRISPR-Cas9-genredigeringsværktøj har ført til udvikling af syntetiske gen-drev, der er designet til at eliminere problematiske arter, som f.eks. malariaoverførende myg, fra naturen ved f.eks. at sikre, at afkommet er ufrugtbart. Teknologien har tiltrukket sig kontroverser – og endda et mislykket forsøg på at forbyde brugen af den globalt – fordi organismer, der bærer gen-drev, kan være svære at inddæmme, hvis de frigives i naturen.

Et hold under ledelse af Kim Cooper, udviklingsgenetiker ved University of California, San Diego, forsøgte ikke at udvikle et gen-drev til at gøre laboratoriemus (Mus musculus) ufrugtbare. Forskernes mål var snarere at skabe en testbænk for teknologien, som de siger også kunne være nyttig i grundforskningen: de skævvrider arven af en mutation, der giver musene helt hvide frakker, i stedet for infertilitet.

CRISPR-baserede gendrev bruger genredigeringsværktøjet til at kopiere en mutation på det ene kromosom til det andet kromosom i parret, normalt i dyrets tidlige udvikling. Da Coopers hold forsøgte dette i museembryoner, blev mutationen ikke altid kopieret korrekt, og processen fungerede kun i hunembryoner.

Holdet anslog, at dette kunne føre til, at en mutation i gennemsnit ville blive overført til omkring 73 % af en hunmus’ afkom i stedet for de sædvanlige 50 % for de fleste gener, der fungerer efter de normale arveregler. Cooper afviste at kommentere sit holds arbejde, da det endnu ikke er blevet offentliggjort i et fagfællebedømt tidsskrift.

Tony Nolan, molekylærbiolog ved Imperial College London, som er en del af et hold, der udvikler gen-drev i malariabærende myg, er begejstret for at se, at gen-drev i det mindste kan fungere i gnavere. Selv hvis teknologien ikke bliver et redskab til udryddelse, kan den være mere effektiv end eksisterende teknologier til at producere transgene forsøgsdyr, der modellerer sygdomme forårsaget af flere mutationer, siger han.

Andre forskere er enige i, at undersøgelsen er vigtig, men siger, at den også viser, hvor langt teknologien skal nå i gnavere. “Kunne du forestille dig dette gen-drev i naturen? Det kommer ikke til at ske,” siger Gaétan Burgio, der er genetiker og arbejder med CRISPR ved Australian National University i Canberra. Den relativt lave effektivitet af teknikken betyder, at det vil tage mange generationer, før gen-drevet spredes gennem en hel gnaverpopulation, hvilket giver arterne god tid til at udvikle resistens.

Thomas beskriver resultaterne som et “realitetstjek” for bestræbelserne på at udvikle gen-drives i gnavere. “Det giver en indikation af, hvor meget længere der er tilbage at gå”, siger han. Det fremtidige arbejde bør søge at forbedre effektiviteten og forstå, hvorfor teknikken ikke virker i hanmus, tilføjer Thomas.

Han er medlem af et konsortium kaldet Genetic Biocontrol of Invasive Rodents, eller GBIRd, som håber at kunne anvende gen-drev mod rotter og mus.

CRISPR-gen-drev er ikke konsortiets eneste strategi til at håndtere invasive gnavere. GBIRd-medlem David Threadgill, der er genetiker ved Texas A&M University i College Station, og hans hold arbejder med et gen-drev, der forekommer naturligt hos mus, kaldet t-haplotype. Forskerne planlægger at ændre dette selviske gen for at skabe datterløse mus: hunner, der bærer to kopier, vil kun føde hanner, hvilket potentielt kan føre til et populationskrak.

Hvis gen-drive-teknologien skulle vise sig at være effektiv til at bekæmpe gnavere, er øer et ideelt testbænk, siger Heath Packard, direktør for Island Conservation i Santa Cruz, Californien, en GBIRd-partner, der fokuserer på udryddelse af invasive skadedyr. Pesticider mod gnavere, som har elimineret mus og rotter på små øer, er for risikable til at blive brugt på større øer med komplekse økosystemer og store befolkningsgrupper, siger Packard. Gen-drev, som kan holdes inde på øer, er stadig en teknologi, der er værd at undersøge. “Vi håber, at dette kan være et værktøj, der kan være til gavn for ørestaureringssamfundet,” siger han, “men vi ved ikke, om det vil fungere.”