En kontroversiell teknik som kan ändra hela arters genom har för första gången tillämpats på däggdjur. I en artikel som publicerades1 på preprint-servern bioRxiv den 4 juli beskriver forskare hur de utvecklar ”genmotorer” – som skulle kunna användas för att utrota problematiska djurpopulationer – i laboratoriemöss med hjälp av genredigeringstekniken CRISPR.

Genmotorer ser till att valda mutationer förs vidare till nästan alla djurens avkommor. De har redan skapats i myggor i laboratoriet, som en potentiell strategi för malariakontroll. Forskare har tagit upp möjligheten att tekniken skulle kunna bidra till att döda invasiva råttor, möss och andra gnagare. Men den senaste studien grusar förhoppningarna om att detta ska ske inom en snar framtid, menar forskarna. Tekniken fungerade inkonsekvent i laboratoriemöss, och det återstår en mängd tekniska hinder innan forskarna ens kan överväga att släppa ut verktyget i naturen.

”Det finns en indikation på att det skulle kunna fungera, men det är också en allvarlig sak”, säger Paul Thomas, utvecklingsgenetiker vid University of Adelaide i Australien, som inte var inblandad i forskningen. ”Det finns mycket mer att göra innan man kan betrakta gendrivningar som ett användbart verktyg för populationskontroll av gnagare.” Hans laboratorium utför liknande arbete som en del av ett internationellt konsortium för att använda genmotorer för att bekämpa invasiva gnagare.

Genmotorer fungerar genom att se till att en större andel av en organisms avkomma ärver en viss ”självisk” gen än vad som skulle hända av en slump, vilket gör det möjligt för en mutation eller främmande gen att snabbt spridas i en population. De förekommer naturligt hos vissa djur, bland annat möss, där de kan orsaka död eller infertilitet. Men det revolutionerande genredigeringsverktyget CRISPR-Cas9 har lett till utveckling av syntetiska genmotorer som är utformade för att eliminera problematiska arter, t.ex. malariasmittade myggor, från det vilda genom att t.ex. se till att avkomman är ofruktbar. Tekniken har väckt kontroverser – och till och med ett misslyckat försök att förbjuda dess användning globalt – eftersom organismer som bär på genmotorer kan vara svåra att begränsa om de släpps ut i naturen.

En grupp under ledning av Kim Cooper, utvecklingsgenetiker vid University of California, San Diego, försökte inte utveckla en genmotor för att göra labbmöss (Mus musculus) infertila. Forskarnas mål var snarare att skapa en testbädd för tekniken, som enligt forskarna också skulle kunna vara användbar inom grundforskningen: de förvrängde arvet av en mutation som ger möss helt vita pälsar, i stället för infertilitet.

CRISPR-baserade gendrivningar använder genredigeringsverktyget för att kopiera en mutation på en kromosom till den andra kromosomen i paret, vanligen under ett djurs tidiga utveckling. När Coopers grupp försökte med detta i musembryon kopierades mutationen inte alltid korrekt, och processen fungerade endast i honembryon.

Gruppen uppskattade att detta skulle kunna leda till att en mutation i genomsnitt överförs till cirka 73 % av en mushonas avkomma, i stället för de vanliga 50 % som gäller för de flesta gener som fungerar enligt de normala arvsreglerna. Cooper avböjde att kommentera sitt teams arbete eftersom det ännu inte har publicerats i en fackgranskad tidskrift.

Tony Nolan, en molekylärbiolog vid Imperial College London som ingår i ett team som utvecklar genstyrning i malariabärande myggor, är glad över att se att genstyrning åtminstone kan fungera hos gnagare. Även om tekniken inte blir ett verktyg för utrotning kan den vara effektivare än befintlig teknik för att producera transgena försöksdjur som modellerar sjukdomar som orsakas av flera mutationer, säger han.

Andra forskare håller med om att studien är viktig, men säger att den också visar hur långt tekniken har att gå i gnagare. ”Skulle du kunna föreställa dig den här genmodellen i det vilda? Det kommer inte att hända”, säger Gaétan Burgio, en genetiker som arbetar med CRISPR vid Australian National University i Canberra. Teknikens relativt låga effektivitet innebär att det skulle ta många generationer för gendrivningen att spridas i en hel gnagarpopulation, vilket ger gott om tid för arterna att utveckla resistens.

Thomas beskriver resultaten som en ”verklighetskontroll” för ansträngningarna att utveckla gendrivningar hos gnagare. ”Det ger en indikation på hur mycket längre vi har kvar att gå”, säger han. Framtida arbete bör syfta till att förbättra effektiviteten och förstå varför tekniken inte fungerar hos hanmöss, tillägger Thomas.

Han är medlem i ett konsortium som kallas Genetic Biocontrol of Invasive Rodents, eller GBIRd, som hoppas kunna använda genmotorer mot råttor och möss.

CRISPR-genenmotorer är inte konsortiets enda strategi för att ta itu med invasiva gnagare. GBIRd-medlemmen David Threadgill, genetiker vid Texas A&M University i College Station, och hans team arbetar med en gendrivning som förekommer naturligt hos möss, kallad t-haplotyp. Forskarna planerar att modifiera denna själviska gen för att skapa dotterlösa möss: honor som bär på två kopior kommer endast att föda hanar, vilket kan leda till en populationskollaps.

Om gentekniken skulle visa sig vara effektiv när det gäller att kontrollera gnagare är öar en idealisk testbädd, säger Heath Packard, direktör för Island Conservation i Santa Cruz, Kalifornien, en GBIRd-partner som fokuserar på att utrota invasiva skadedjur. Bekämpningsmedel mot gnagare som har eliminerat problem med möss och råttor på små öar är för riskabla att använda på större öar med komplexa ekosystem och stora mänskliga populationer, säger Packard. Genmotorer, som skulle kunna begränsas på öar, är fortfarande en teknik som är värd att undersöka. ”Vi är hoppfulla om att detta kan vara ett verktyg som kan tjäna öarnas restaurering”, säger han, ”men vi vet inte om det kommer att fungera.”