دانشمندان با استفاده از فناوری اصلاح ژن کریسپر، توانستند جمعیت پشه ها را کنترل کنند. این فناوری (طراحی فناوری جدید برای اصلاح ژنتیکی پشه های ناقل بیماری) با تکنیک “عقیم سازی حشرات با هدایت دقیق” (pgSIT)، ژن های مرتبط با باروری در جنس نر و توانایی پرواز در جنس ماده ی پشه ی تب زرد (نوعی از حشرات که ناقل بیماری هایی از جمله تب دنگی، چیکونگونیا و زیکا هستند)، را تغییر می دهد.
خب حالا داستان چیه؟
محققان دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو، با استفاده از پیشرفت مهندسی ژنتیک مبتنی بر کریسپر، سیستم جدیدی طراحی کرده اند. این سیستم (طراحی فناوری جدید برای اصلاح ژنتیکی پشه های ناقل بیماری) جمعیت پشه هایی که سالانه میلیون ها نفر را به بیماری های خطرناک و کشنده مبتلا می کنند، مهار می‌کند.
تکنیک جدید عقیم سازی حشرات با هدایت دقیق (pgSIT)، ژن های مربوط به باروری در جنس نر را تغییر می دهد. این موضوع باعث ایجاد فرزندان عقیم می شود. علاوه بر این باعث می شود پشه ی تب زرد ماده قدرت پرواز خود را از دست بدهد.
عمر اکبری، پروفسور دانشکده علوم بیولوژی دانشگاه سن دیگو، می گوید: «pgSIT یک سیستم کنترل ژنتیکی جدید و دارای پتانسیل پیشرفت می باشد. این سیستم از روش مبتنی بر کریسپر برای مهندسی ژنتیکی پشه های ناقل بیماری در جهت سرکوب جمعیت آن ها استفاده می کند. پشه های نر بیماری را منتقل نمی کنند. بنابراین با رهاسازی هر چه بیشتر پشه های نر عقیم، می توان جمعیت را بدون استفاده از مواد شیمیایی و حشره کش های مضر سرکوب کرد.»
جزئیات pgSIT در 10 سپتامبر 2021 در مجله Nature Communications بیان شد.
روش تحقیقات این تیم
سیستم “تحریک ژن (درایو ژن)” می تواند ناقل های بیماری را با انتقال تغییرات ژنتیکی مورد نظر به طور نامحدود از یک نسل به نسل دیگر سرکوب کند. تفاوتpgSIT با سیستم تحریک ژن در این است که pgSIT از کریسپر برای عقیم سازی پشه های نر استفاده می کند. در نتیجه سبب می شود پشه های ماده که عامل گسترش بیماری هستند، قدرت پرواز خود را از دست بدهند. این سیستم خود محدود کننده می باشد. به همین دلیل احتمال باقی ماندن در محیط یا گسترش آن بسیار کم است. این ها دو ویژگی مهم و قابل اطمینان هستند که پذیرش این فناوری را ممکن می کنند.
اکبری می گوید: « سیستم pgSIT با استقرار تخم پشه های نر عقیم و ماده هایی که قابلیت پرواز ندارند در مکان های هدف اجرا می شود. مکان هدف جایی است که در آن شیوع بیماری از طریق پشه در حال گسترش است.»
محققان در مجله ی Nature Communications خاطر نشان کردند: « ما به طور تجربی با استفاده از مدل های ریاضی، نشان می دهیم نر های pgSIT که در محیط آزاد می شوند، می توانند با هم رقابت کنند و جمعیت پشه ها را سرکوب و یا حتی از بین ببرند. این فناوری می تواند برای بسیاری از ناقل ها به منظور کنترل جمعیت‌های طبیعی و کاهش بیماری به شیوه ای ایمن، محدود و قابل برگشت استفاده شود.»
روش های قبلی برای مبارزه با حشرات
اگر چه ابزار های مهندسی ژنتیک مولکولی، جدید هستند، کشاورزان حداقل از دهه 1930 حشرات نر را برای محافظت از محصولات خود عقیم می کردند. کشاورزان ایالات متحده در دهه 1950 برای عقیم کردن گونه های آفتی مانند کوکلیومیا که باعث نابودی دام ها می شدند شروع به استفاده از تشعشعات کردند. روش های مشابه مبتنی بر تشعشعات، امروزه همراه با استفاده از حشره‌کش ها ادامه دارد.
pgSIT به عنوان یک فناوری بسیار دقیق تر و مقیاس پذیرتر طراحی شده است؛ زیرا به جای تشعشعات یا مواد شیمیایی، از کریسپر برای تغییر ژن های کلیدی پشه استفاده می کند. این سیستم توسط دانشگاه سن دیگو در سال 2019 توسط اکبری و همکارانش در رابطه با مگس سرکه طراحی شد.
نتیجه ی تحقیقات
پروفسور اکبری می گوید: « تخم پشه های مهندسی شده را می توان با روش pgSIT به مکانی که در معرض خطر بیماری های ناشی از پشه ها است، انتقال داد. هنگامی که این تخم ها در طبیعت رها می شوند، معمولاً با نرخ 200-100 تخم مهندسی شده با روش psSIT در هر پشه تب زرد بالغ، به صورت نر های عقیم پدیدار می شوند. آن ها در نهایت آن ها با ماده ها جفت می شوند و باعث کاهش جمعیت طبیعی پشه های تب زرد می شوند.
علاوه بر پشه تب زرد، محققان بر این باورند که فناوری pgSIT می تواند بر سایر گونه هایی که عامل گسترش بیماری های مختلف هستند نیز تاثیر بگذارد.
محققان می گویند: « این مطالعه اظهار می کند که pgSIT ممکن است یک فناوری موثر برای کنترل جمعیت پشه ها و اولین نمونه از فناوری (مهندسی ژنتیکی) مناسب برای گسترش در دنیای واقعی باشد.
در آینده، pgSIT ممکن است تبدیل به یک فناوری جایگزین کارآمد، ایمن، مقیاس‌پذیر و سازگار با محیط زیست برای کنترل جمعیت طبیعی پشه ها شود. این موضوع منجر به پیشگیری از انتقال بیماری های انسانی در مقیاس وسیع می شود.» بودجه برای این تحقیق توسط کمک مالی ژن های ایمن دارپا (DARPA)(HR0011-17-2-0047)، مؤسسه بهداشت ملی(R01AI151004و R56-AI153334)؛ دفتر تحقیقات ارتش ایالت متحده (قرارداد همکاری W911NF-19-2-0026 برای موسسه های مشترک بیوتکنولوژی) و موسسه ژنومیک نوآور تامین شده است.
منبع
- Materials provided by University of California – San Diego. Original written by Mario Aguilera. Note: Content may be edited for style and length.
- Ming Li, Ting Yang, Michelle Bui, Stephanie Gamez, Tyler Wise, Nikolay P. Kandul, Junru Liu, Lenissa Alcantara, Haena Lee, Jyotheeswara R. Edula, Robyn Raban, Yinpeng Zhan, Yijin Wang, Nick DeBeaubien, Jieyan Chen, Héctor M. Sánchez C., Jared B. Bennett, Igor Antoshechkin, Craig Montell, John M. Marshall, Omar S. Akbari. Suppressing mosquito populations with precision guided sterile males. Nature Communications, 2021; 12 (1) DOI: 10.1038/s41467-021-25421-w
مترجم: فائزه الیاسی | تولید محتوا و ویراست: نفیسه مظفری
