Egy vitatott, egész fajok genomjának megváltoztatására alkalmas technológiát először alkalmaztak emlősökön. A bioRxiv preprint szerveren július 4-én közzétett1 cikkben a kutatók leírják, hogy a CRISPR génszerkesztési technikával laboratóriumi egereken “génmeghajtásokat” fejlesztettek ki – amelyekkel ki lehetne irtani a problémás állatpopulációkat.

A génmeghajtások biztosítják, hogy a kiválasztott mutációkat az állat szinte minden utódja átvegye. Ezeket már létrehozták szúnyogokban a laboratóriumban, mint lehetséges malária-ellenőrzési stratégiát. A kutatók felvetették annak lehetőségét, hogy a technológia segíthet az invazív patkányok, egerek és más rágcsálókártevők kiirtásában. A legújabb tanulmány azonban szertefoszlatja a reményeket, hogy ez a közeljövőben megtörténhet, mondják a tudósok. A technika laboratóriumi egereknél következetlenül működött, és számtalan technológiai akadály áll még előttünk, mielőtt a kutatók egyáltalán fontolóra vehetnék az eszköz vadonban való kibocsátását.

“Van egy jel arra, hogy működhet, de ez egyben kijózanító is” – mondja Paul Thomas, az ausztráliai Adelaide-i Egyetem fejlődésgenetikusa, aki nem vett részt a kutatásban. “Még sok mindent kell tennünk, mielőtt a génmeghajtást a rágcsálók populációszabályozásának hasznos eszközének tekinthetnénk”.” Az ő laboratóriuma hasonló munkát végez egy nemzetközi konzorcium részeként, amelynek célja a génmeghajtások alkalmazása az invazív rágcsálók elleni küzdelemben.

A génmeghajtások úgy működnek, hogy biztosítják, hogy egy szervezet utódainak nagyobb hányada örököl egy bizonyos, “önző” gént, mint ahogy az véletlenül történne, lehetővé téve egy mutáció vagy idegen gén gyors terjedését a populációban. Természetes módon előfordulnak egyes állatokban, többek között az egerekben, ahol halált vagy meddőséget okozhatnak. A forradalmi CRISPR-Cas9 génszerkesztő eszköz azonban olyan szintetikus génmeghajtók kifejlesztéséhez vezetett, amelyek célja a problémás fajok, például a maláriát terjesztő szúnyogok kiirtása a természetből, például azáltal, hogy biztosítják, hogy az utódok terméketlenek legyenek. A technológia vitákat váltott ki – és még egy sikertelen kísérletet is tettek a használatának globális betiltására -, mivel a génhajtásokat hordozó szervezeteket a vadonba engedve nehéz lehet megfékezni.

A Kim Cooper, a San Diegó-i Kaliforniai Egyetem fejlődésgenetikusa által vezetett csoport nem próbált meg olyan génhajtást kifejleszteni, amely a laboratóriumi egereket (Mus musculus) terméketlenné teszi. A kutatók célja inkább az volt, hogy tesztalkalmat teremtsenek a technológiához, amely szerintük az alapkutatásban is hasznos lehet: elfogultak egy olyan mutáció öröklődésével, amely az egereknek a meddőség helyett teljesen fehér bundát ad.

ACRISPR-alapú génmeghajtók a génszerkesztő eszközzel az egyik kromoszómán lévő mutációt másolják át a pár másodikjára, általában az állat korai fejlődése során. Amikor Cooper csapata ezt egérembriókon próbálta ki, a mutáció nem mindig másolódott helyesen, és az eljárás csak a nőstény embriókban működött.

A csapat becslése szerint ez azt eredményezheti, hogy egy mutáció átlagosan a nőstény egér utódainak mintegy 73%-ára öröklődik, a normál öröklési szabályok szerint működő legtöbb gén esetében szokásos 50% helyett. Cooper nem kívánta kommentálni csapata munkáját, mivel azt még nem publikálták lektorált folyóiratban.

Tony Nolan, az Imperial College London molekuláris biológusa, aki a maláriát terjesztő szúnyogok génmeghajtását fejlesztő csoport tagja, izgatottan várja, hogy a génmeghajtás legalább rágcsálókban működhet. Még ha a technológia nem is válik a kiirtás eszközévé, szerinte hatékonyabb lehet, mint a meglévő technológiák a többszörös mutációk által okozott betegségeket modellező transzgenikus laboratóriumi állatok előállításában.

Más kutatók is egyetértenek a tanulmány fontosságával, de azt mondják, hogy az is mutatja, milyen messzire kell még eljutnia a technológiának a rágcsálóknál. “El tudnád képzelni ezt a génhajtást a vadonban? Ez nem fog megtörténni” – mondja Gaétan Burgio genetikus, aki a canberrai Ausztrál Nemzeti Egyetemen dolgozik a CRISPR-en. A technika viszonylag alacsony hatékonysága azt jelenti, hogy sok generációra lenne szükség ahhoz, hogy a génmeghajtás egy teljes rágcsálópopulációban elterjedjen, így a fajoknak bőven marad idő a rezisztencia kialakulására.

Thomas az eredményeket “valóságellenőrzésnek” nevezi a rágcsálók génmeghajtásának kifejlesztésére irányuló erőfeszítések szempontjából. “Ez jelzi, hogy mennyire van még hátra” – mondja. Thomas hozzáteszi, hogy a jövőbeni munkának a hatékonyság javítására kell törekednie, valamint annak megértésére, hogy a technika miért nem működik a hím egereknél.

Tagja a Genetic Biocontrol of Invasive Rodents (GBIRd) nevű konzorciumnak, amely a génmeghajtók patkányok és egerek elleni alkalmazását reméli.

ACRISPR génmeghajtók nem a konzorcium egyetlen stratégiája az invazív rágcsálók elleni küzdelemre. A GBIRd tagja, David Threadgill, a College Station-i Texas A&M University genetikusa és csapata az egerekben természetes módon előforduló génhajtással, az úgynevezett t-haplotípussal dolgozik. A kutatók azt tervezik, hogy módosítják ezt az önző gént, hogy lány nélküli egereket hozzanak létre: a két példányt hordozó nőstények csak hímeknek adnak életet, ami a populáció összeomlásához vezethet.

Ha a génmeghajtó technológia hatékonynak bizonyul a rágcsálók megfékezésében, a szigetek ideális kísérleti terepet jelentenek, mondja Heath Packard, a kaliforniai Santa Cruzban működő Island Conservation igazgatója, a GBIRd partnere, aki az invazív kártevők kiirtásával foglalkozik. Packard szerint a rágcsálóirtó szerek, amelyek a kis szigeteken már megszüntették a problémás egereket és patkányokat, túl kockázatosak ahhoz, hogy nagyobb, összetett ökoszisztémájú és nagy emberi populációjú szigeteken alkalmazzák őket. A génmeghajtások, amelyeket a szigeteken is meg lehetne fékezni, még mindig olyan technológia, amelyet érdemes megvizsgálni. “Reménykedünk abban, hogy ez egy olyan eszköz lehet, amely a szigetek helyreállítását szolgálhatja” – mondja – “de nem tudjuk, hogy működni fog-e.”