O tehnologie controversată, capabilă să modifice genomurile unor specii întregi, a fost aplicată pentru prima dată la mamifere. Într-un articol postat1 pe serverul de preimprimare bioRxiv la 4 iulie, cercetătorii descriu dezvoltarea de „gene drives” – care ar putea fi folosite pentru eradicarea populațiilor de animale problematice – la șoarecii de laborator, folosind tehnica de editare genetică CRISPR.

Gene drives asigură că mutațiile alese sunt transmise la aproape toți descendenții unui animal. Acestea au fost deja create în laborator la țânțari, ca o potențială strategie de control al malariei. Cercetătorii au evocat posibilitatea ca această tehnologie să ajute la eliminarea șobolanilor invazivi, a șoarecilor și a altor rozătoare dăunătoare. Dar cel mai recent studiu anulează speranțele ca acest lucru să se întâmple în curând, spun oamenii de știință. Tehnica a funcționat în mod inconsecvent la șoarecii de laborator, iar o multitudine de obstacole tehnologice rămân înainte ca cercetătorii să poată lua în considerare chiar și eliberarea instrumentului în sălbăticie.

„Există o indicație că ar putea funcționa, dar este, de asemenea, descurajator”, spune Paul Thomas, un genetician de dezvoltare de la Universitatea din Adelaide din Australia, care nu a fost implicat în cercetare. „Mai sunt încă multe de făcut înainte de a putea lua în considerare antrenamentele genetice pentru un instrument util pentru controlul populației de rozătoare.” Laboratorul său face o muncă similară, ca parte a unui consorțiu internațional pentru a utiliza drive-uri genetice pentru a combate rozătoarele invazive.

Gene drives funcționează prin asigurarea faptului că o proporție mai mare din urmașii unui organism moștenesc o anumită genă „egoistă” decât s-ar întâmpla din întâmplare, permițând ca o mutație sau o genă străină să se răspândească rapid într-o populație. Acestea apar în mod natural la unele animale, inclusiv la șoareci, unde pot provoca moartea sau infertilitatea. Dar instrumentul revoluționar de editare genetică CRISPR-Cas9 a dus la dezvoltarea unor motoare genetice sintetice care sunt concepute pentru a elimina din natură speciile problematice, cum ar fi țânțarii transmițători de malarie, asigurându-se, de exemplu, că descendenții sunt infertili. Tehnologia a atras controverse – și chiar o încercare eșuată de interzicere a utilizării sale la nivel global – deoarece, dacă sunt eliberate în sălbăticie, organismele purtătoare de gene drive ar putea fi greu de stăpânit.

O echipă condusă de Kim Cooper, genetician de dezvoltare la University of California, San Diego, nu a încercat să dezvolte un gene drive pentru a face șoarecii de laborator (Mus musculus) infertili. Mai degrabă, scopul cercetătorilor a fost acela de a crea un banc de încercare pentru această tehnologie, despre care ei spun că ar putea fi utilă și în cercetarea fundamentală: ei au influențat moștenirea unei mutații care conferă șoarecilor haina albă, în loc de infertilitate.

Circulațiile genetice bazate pe CRISPR folosesc instrumentul de editare genetică pentru a copia o mutație de pe un cromozom pe cel de-al doilea din pereche, de obicei în timpul dezvoltării timpurii a unui animal. Când echipa lui Cooper a încercat acest lucru la embrionii de șoarece, mutația nu a fost întotdeauna copiată corect, iar procesul a funcționat doar la embrionii femelelor.

Echipa a estimat că acest lucru ar putea duce la transmiterea unei mutații la aproximativ 73% din urmașii unei femele de șoarece, în medie, în loc de 50%, cât este de obicei pentru majoritatea genelor care funcționează conform regulilor normale de moștenire. Cooper a refuzat să comenteze munca echipei sale, deoarece aceasta nu a fost încă publicată într-o revistă de specialitate.

Tony Nolan, un biolog molecular de la Imperial College din Londra care face parte dintr-o echipă care dezvoltă mecanisme de conducere a genelor la țânțarii purtători de malarie, este încântat să vadă că mecanismele de conducere a genelor pot funcționa, cel puțin, la rozătoare. Chiar dacă tehnologia nu devine un instrument de eradicare, aceasta ar putea fi mai eficientă decât tehnologiile existente în producerea de animale de laborator transgenice care modelează boli cauzate de mutații multiple, spune el.

Alți cercetători sunt de acord că studiul este important, dar spun că acesta arată, de asemenea, cât de departe trebuie să meargă tehnologia la rozătoare. „V-ați putea imagina această unitate genetică în sălbăticie? Asta nu se va întâmpla”, spune Gaétan Burgio, un genetician care lucrează la CRISPR la Universitatea Națională Australiană din Canberra. Eficiența relativ scăzută a tehnicii înseamnă că ar fi nevoie de multe generații pentru ca unitatea genetică să se răspândească în întreaga populație de rozătoare, lăsând timp suficient pentru ca speciile să evolueze în rezistență.

Thomas descrie rezultatele ca fiind o „verificare a realității” pentru eforturile de a dezvolta unități genetice la rozătoare. „Oferă o indicație cu privire la cât de mult mai este de parcurs”, spune el. Lucrările viitoare ar trebui să încerce să îmbunătățească eficiența, precum și să înțeleagă de ce tehnica nu funcționează la șoarecii masculi, adaugă Thomas.

El este membru al unui consorțiu numit Genetic Biocontrol of Invasive Rodents (Biocontrolul genetic al rozătoarelor invazive), sau GBIRd, care speră să implementeze mecanismele de antrenare a genelor împotriva șobolanilor și șoarecilor.

Modelările genetice CRISPR nu sunt singura strategie a consorțiului pentru a face față rozătoarelor invazive. Membrul GBIRd, David Threadgill, genetician la Universitatea Texas A&M din College Station, și echipa sa lucrează cu un gene drive care apare în mod natural la șoareci, numit haplotip t. Cercetătorii plănuiesc să modifice această genă egoistă pentru a crea șoareci fără fiice: femelele purtătoare a două copii vor naște numai masculi, ceea ce ar putea duce la o prăbușire a populației.

În cazul în care tehnologia de antrenare genetică se dovedește a fi eficientă în controlul rozătoarelor, insulele sunt un banc de testare ideal, spune Heath Packard, director al Island Conservation din Santa Cruz, California, un partener GBIRd care se concentrează pe eradicarea dăunătorilor invazivi. Pesticidele pentru rozătoare care au eliminat șoarecii și șobolanii problematici pe insule mici sunt prea riscante pentru a fi folosite pe insule mai mari, cu ecosisteme complexe și populații umane mari, spune Packard. Unitățile genetice, care ar putea fi limitate pe insule, sunt încă o tehnologie care merită investigată. „Avem speranța că acesta ar putea fi un instrument care ar putea servi comunității de restaurare a insulelor”, spune el, „dar nu știm dacă va funcționa.”

.