Sistem 'Split-drive' Baru Menempatkan Ilmuwan di Kursi Pengemudi (Gen)

Sistem ‘Split-drive’ Baru Menempatkan Ilmuwan di Kursi Pengemudi (Gen)


Newswise – Metode rekayasa genetika baru yang kuat telah memberi para ilmuwan potensi untuk merevolusi beberapa sektor yang mendesak secara global.

Apa yang disebut penggerak gen, yang memanfaatkan teknologi CRISPR untuk mempengaruhi pewarisan genetik, membawa harapan untuk menyebarkan secara cepat sifat-sifat genetik tertentu ke seluruh populasi spesies tertentu. Teknologi penggerak gen yang diterapkan pada serangga, misalnya, sedang dirancang untuk menghentikan penyebaran penyakit yang merusak seperti malaria dan demam berdarah dengan mencegah inang nyamuk agar tidak terinfeksi. Di bidang pertanian, gene-drive sedang dikembangkan untuk membantu mengendalikan atau menghilangkan hama tanaman yang merusak secara ekonomi.

Namun seiring dengan kapasitas untuk mengubah populasi, kekhawatiran telah dikemukakan mengenai efek jangka panjang dari teknologi baru transformatif ini di alam liar. Para peneliti dan ahli etika telah menyuarakan pertanyaan tentang bagaimana gene-drive, yang pernah lepas dalam populasi regional, dapat dikendalikan jika perlu.

Sekarang, para peneliti di University of California San Diego, Tata Institute for Genetics and Society (TIGS) di UC San Diego dan rekan mereka di UC Berkeley telah mengembangkan metode baru yang memberikan kontrol lebih besar atas pelepasan gene drive. Rincian “drive terpisah” baru diterbitkan 5 Maret di jurnal Komunikasi Alam dan eLife.

Penggerak gen yang paling umum menggunakan sistem dua komponen yang menampilkan enzim pemotongan DNA (disebut Cas9) dan RNA pemandu (atau gRNA) yang menargetkan pemotongan di situs tertentu dalam genom. Setelah Cas9 / gRNA dipotong, penggerak gen, bersama dengan muatan yang dibawanya, disalin ke lokasi pemutusan hubungan melalui proses perbaikan DNA.

Sementara drive gen klasik dirancang untuk menyebar secara mandiri, sistem yang baru dikembangkan dirancang dengan kontrol yang memisahkan proses implementasi genetik. Sistem split-drive terdiri dari komponen Cas9 yang tidak dapat disebarkan yang dimasukkan ke dalam satu lokasi dalam genom dan elemen genetik kedua yang dapat menggandakan dirinya sendiri — bersama dengan sifat yang menguntungkan — di situs terpisah. Ketika kedua elemen hadir bersama dalam satu individu, sebuah “penggerak gen aktif” dibuat yang menyebarkan elemen yang membawa sifat menguntungkan ke sebagian besar keturunannya. Namun, ketika tidak digabungkan, elemen yang membawa sifat menguntungkan diwariskan di bawah aturan genetika generasi yang khas, atau frekuensi Mendel, daripada menyebar tanpa terkendali.

Seperti yang dijelaskan di Komunikasi Alam kertas, dengan menciptakan sedikit biaya kebugaran yang akhirnya menghilangkan enzim Cas9 dari populasi, sistem penggerak terpisah sangat meningkatkan kontrol dan keamanan penyebaran genetik.

“Mempelajari drive pada gen esensial bukanlah ide baru, sendiri, tetapi kami mengamati bahwa situasi perpecahan tertentu dapat menyebarkan kargo secara efektif pada pengenalan pertama tanpa meninggalkan jejak Cas9 setelah beberapa generasi, serta beberapa kesalahan dalam proses perbaikan DNA yang cepat encer, “kata Gerard Terradas , penulis pertama di Komunikasi Alam makalah dan sarjana postdoctoral di Divisi Ilmu Biologi UC San Diego.

Itu Komunikasi Alam Makalah ini juga menjelaskan keuntungan tentang bagaimana penggerak gen dianggap oleh publik, karena upaya untuk mengubah populasi liar dapat dirancang secara fleksibel dalam berbagai cara sesuai hasil yang diinginkan.

Sistem penggerak terpisah yang baru mengikuti penelitian yang diumumkan pada bulan September di mana para peneliti UC San Diego memimpin pengembangan dua strategi penetral genetika aktif baru yang dirancang untuk menghentikan atau menonaktifkan penggerak gen yang dilepaskan di alam liar.

“Kami berharap bahwa fitur desain fleksibel yang telah kami kembangkan akan dapat diterapkan secara luas dengan memungkinkan pendekatan yang disesuaikan untuk mengendalikan vektor serangga dan hama dalam berbagai konteks,” kata Profesor Ethan Bier dari UC San Diego, penulis senior dari Komunikasi Alam direktur studi dan sains untuk TIGS-UC San Diego.

“Makalah-makalah penting ini mencerminkan upaya yang luar biasa, dan kolaborasi lintas-UC yang bermanfaat, untuk mendemonstrasikan arsitektur penggerak gen baru untuk mengurangi pembentukan alel yang resisten sambil menyediakan cara yang aman untuk modifikasi populasi liar,” kata Associate Professor UC San Diego, Omar Akbari , penulis senior dari eLife belajar.

Penulis makalah baru ini meliputi: Gerard Terradas, Anna Buchman, Jared Bennett, Isaiah Shriner, John Marshall, Omar Akbari dan Ethan Bier untuk Komunikasi Alam kertas; dan Nikolay Kandul, Junru Liu, Jared Bennett, John Marshall, dan Omar Akbari untuk eLife kertas.

Penelitian ini didukung oleh Hibah Program Gen Aman DARPA (HR0011- 17-2-0047) Hibah National Institutes of Health (R21RAI149161A, R01AI151004, DP2AI152071, R01GM117321), Penghargaan Investigator Terhormat Paul G. Allen Frontiers Group dan hadiah dari Tata Mempercayai India kepada TIGS-UC San Diego.

Catatan: Bier memiliki kepentingan ekuitas di dua perusahaan yang dia dirikan bersama: Synbal Inc. dan Agragene, Inc., yang berpotensi mendapatkan keuntungan dari hasil penelitian. Dia juga menjabat sebagai dewan direksi Synbal dan dewan penasihat ilmiah untuk kedua perusahaan. Akbari adalah salah satu pendiri, konsultan, anggota dewan penasihat ilmiah dan menerima penghasilan dari Agragene.


Diposting Oleh : http://54.248.59.145/

About the author