Geneticienii au dezvoltat o soluție bazată pe modificarea genelor privind problema larg răspândită a rezistenței la insecticide a dăunătorilor. Astfel, într-un efort de a proteja culturile valoroase, cercetătorii au creat un „e-Drive” care inversează rezistența la insecticide și apoi dispare din populația de insecte, arată Science Daily.

O nouă modificare genetică inversează rezistența dăunătorilor la insecticide și apoi dispare

Insecticidele au fost utilizate timp de secole pentru a contracara pagubele produse de dăunători pe scară largă culturilor alimentare valoroase. În cele din urmă, în timp, gândacii, moliile, muștele și alte insecte dezvoltă mutații genetice care fac ineficiente substanțele chimice insecticide.

Rezistența crescândă a acestor mutanți forțează fermierii și specialiștii în controlul vectorilor să utilizeze compuși otrăvitori la frecvențe și concentrații din ce în ce mai mari, ceea ce prezintă riscuri pentru sănătatea umană și dăunează mediului, deoarece majoritatea insecticidelor ucid atât insecte importante din punct de vedere ecologic, cât și dăunători.

Pentru a contracara aceste probleme, cercetătorii au dezvoltat recent tehnologii puternice care elimină genetic genele variantelor rezistente la insecticide și le înlocuiesc cu gene sensibile la pesticide. Aceste tehnologii de manipulare genetică, bazate pe editarea genei CRISPR, au potențialul de a proteja culturile valoroase și de a reduce considerabil cantitatea de pesticide chimice necesare pentru eliminarea dăunătorilor.

Cu toate acestea, sistemele de manipulare genetică au fost examinate cu atenție, existând temeri că, odată eliberate într-o populație, acestea s-ar putea răspândi necontrolat.

Geneticienii de la University of California San Diego au dezvoltat acum o soluție la această preocupare. Publicând în revista Nature Communications, cercetătorul postdoctoral Ankush Auradkar de la School of Biological Sciences și profesorul Ethan Bier au condus la crearea unui nou sistem genetic care convertește formele rezistente la insecticide ale genelor mutante de insecte înapoi la forma lor naturală, nativă. Noul sistem este conceput pentru a răspândi versiunea originală „de tip sălbatic” a genei folosind moștenirea părtinitoare a unor variante genetice specifice cunoscute sub numele de alele și apoi să dispară, lăsând doar o populație de insecte cu versiunea corectată a genei.

„Am dezvoltat o abordare biologică eficientă pentru a inversa rezistența la insecticide fără a crea alte perturbări ale mediului”, a declarat Bier, profesor în cadrul Departamentului de biologie celulară și a dezvoltării, despre drive-ul alelic autoeliminant sau «e-Drive».

„e-Drive este programat să acționeze tranzitoriu și apoi să dispară din populație”.

A fost creată o nouă casetă genetică

După cum se descrie în lucrare, cercetătorii au creat o nouă „casetă” genetică, un grup mic de elemente ADN, și au introdus-o în interiorul muștelor de fructe ca o tehnologie de probă de concept care ar putea fi aplicată altor insecte. Ei au dezvoltat e-Drive pentru a viza o genă cunoscută sub numele de canal ionic de sodiu cu poartă de tensiune sau vgsc, care este necesară pentru buna funcționare a sistemului nervos.

Caseta e-Drive este concepută pentru a se răspândi prin editarea genei CRISPR și prezintă un ARN-ghid care se leagă de o proteină ADN Cas9 și face o tăietură la locul vizat de gena vgsc rezistentă la insecticide. Gena este apoi înlocuită cu o copie nativă a genei care este sensibilă la insecticide.

Conform studiului, atunci când insectele purtătoare ale casetei sunt introduse într-o populație țintă, acestea se împerechează aleatoriu și transmit caseta e-Drive descendenților lor. Pentru a menține controlul asupra răspândirii e-Drive, cercetătorii au impus o verificare a aptitudinii celor purtători ai casetei, fie prin viabilitate limitată, fie prin fertilitate. Caseta a fost inserată pe cromozomul X și a redus succesul de împerechere al masculilor, ducând la o descendență redusă. Frecvența casetei în populație scade în cele din urmă cu fiecare generație până când dispare complet din populație.

În experimentele de laborator, toți descendenții au fost convertiți la gene native în opt până la zece generații, ceea ce a durat aproximativ șase luni la muște.

„Deoarece insectele purtătoare ale casetei genei sunt penalizate cu un cost de fitness sever, elementul este eliminat rapid din populație, durând doar atât timp cât este nevoie pentru a converti 100% din formele rezistente la insecticide ale genei țintă înapoi la tipul sălbatic”, a declarat Auradkar.

Cercetătorii notează că natura autoeliminantă a e-Drive înseamnă că acesta poate fi introdus și reintrodus în funcție de necesități și de utilizarea diferitelor tipuri de pesticide. Cercetătorii dezvoltă acum un sistem e-Drive similar la țânțari pentru a ajuta la prevenirea răspândirii malariei.