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Vorsicht Bei Der Bearbeitung Von DNA In Wildtieren
Vorsicht Bei Der Bearbeitung Von DNA In Wildtieren

Video: Vorsicht Bei Der Bearbeitung Von DNA In Wildtieren

Video: Methoden des Gentransfers - Vektoren, Gentaxis einfach erklärt, Werkzeuge & Grundlagen, Gentechnik 2 2022, Dezember
Anonim

Eine schnelle Veränderung der Genpools könnte Krankheiten bekämpfen und Ökosysteme schädigen.

Vorsicht bei der Bearbeitung von DNA in Wildtieren
Vorsicht bei der Bearbeitung von DNA in Wildtieren

"Mist!" Dies war das erste Wort aus Kevin Esvelt's Mund, als er einen Artikel scannte, der im März letzten Jahres in Science veröffentlicht wurde. Die Arbeit beschrieb die Verwendung einer Gen-Editing-Technik, um eine Mutation in Fruchtfliegen einzufügen, die an fast alle ihre Nachkommen weitergegeben werden würde. Obwohl faszinierend, fühlte sich Esvelt in diesem Bericht unwohl: Wenn künstliche Fliegen aus einem Labor entkommen würden, könnte sich die Mutation schnell in einer wilden Population ausbreiten.

Aber genau das begeisterte den Molekularbiologen Anthony James von der University of California in Irvine. "Heilige Makrele!" Er schrieb an die Autoren der Studie. "Können wir es bei Mücken verwenden?"

Am 30. Juli veranstaltete die Nationale Akademie der Wissenschaften, Ingenieurwissenschaften und Medizin (NAS) der USA die erste einer Reihe von Treffen, um Wege zu finden, um das Versprechen und die Gefahren der als „Gen Drive“bezeichneten Technik auszugleichen. Das Verfahren kann nicht nur einen einzelnen Organismus, sondern eine ganze Population schnell modifizieren, indem eine gewünschte genetische Modifikation zusammen mit DNA in einen Organismus eingefügt wird, wodurch die Geschwindigkeit erhöht wird, mit der die Veränderung an die nächste Generation weitergegeben wird. Die Technik könnte verwendet werden, um Mücken unfähig zu machen, Malariaparasiten zu übertragen oder schädliche invasive Arten auszurotten, könnte aber auch unerwartete Umweltkosten verursachen und möglicherweise nicht rückgängig gemacht werden können. "Sobald dies da draußen ist, kann man es nicht mehr zurückrufen", sagt Walter Tabachnick, Populationsgenetiker an der Universität von Florida in Vero Beach.

Die Idee des Genantriebs gibt es seit mehr als einem Jahrzehnt. Mit der Einführung von CRISPR, einer Gen-Editing-Technik, die präzise Änderungen an der DNA eines Organismus ermöglicht, wurde seine Praktikabilität vor etwa drei Jahren erheblich verbessert.

Das Wissenschaftspapier des Entwicklungsbiologen Ethan Bier und seines Studenten Valentino Gantz von der University of California in San Diego verwendete CRISPR, um eine Modifikation in Gene auf beiden Chromosomen in einem Paar einzufügen, damit die Fliegen, wenn sie gezüchtet wurden, die Modifikation bestehen würden auf praktisch alle ihre Nachkommen.

Die Arbeit entstand aus dem Wunsch heraus, ein System zu entwickeln, das es einfacher macht, genetische Veränderungen in Organismen zu untersuchen, die im Labor schwer zu züchten sind. Da gezeigt wurde, dass CRISPR bei einer Vielzahl von Kreaturen funktioniert, hoffen die Forscher, eines Tages in der Lage zu sein, wilde Populationen auf die gleiche Weise zu konstruieren.

Rufen Sie zur Besorgnis auf

Esvelt, ein Bioingenieur an der Harvard Medical School in Boston, Massachusetts, war sich des Potenzials und der Risiken bewusst und brachte eine Gruppe von Wissenschaftlern zusammen, um einen Kommentar zur Wissenschaft zu verfassen, der letzte Woche veröffentlicht wurde und die Notwendigkeit mehrerer Strategien zur Eindämmung von Genen darlegte. Forschung betreiben, die im Labor durchgeführt wird. In der Zwischenzeit beginnt mit dem NAS-Meeting eine 15-monatige Suche nach Möglichkeiten, um das Risiko vor der Veröffentlichung vor Ort zu minimieren. Da niemand bekannt ist, dass CRISPR bei Mücken wirkt - dem wahrscheinlichsten Organismus für die Anwendung der Technologie -, hat das Komitee einige Zeit, um seine Arbeit zu erledigen.

Aber es besteht immer noch Dringlichkeit, bemerkte Todd Kuiken, der die Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Politik im Wilson Center, einem Think Tank in Washington DC, untersucht. Die CRISPR-Gen-Drive-Technologie entwickelt sich rasant und kann Ökosysteme auf unerwartete Weise dramatisch verändern. Bei dem Treffen verwendete Kuiken die Invasion asiatischer Karpfen in einige US-Seen als Beispiel dafür, wie wenig über einige wilde Ökosysteme bekannt ist. "Während dies eine invasive Art ist, ist es auch eine etablierte Art", sagt er. "Ich glaube nicht, dass wir ein gutes Verständnis dafür haben, wie wir bewerten, was passiert, wenn wir eine Art aus einem so großen Ökosystem wie diesem entfernen."

In der Zwischenzeit untersuchen Esvelt und seine Kollegen das CRISPR-Gen-Antriebssystem des Fadenwurms Caenorhabditis elegans, um mehr darüber zu erfahren, was mit einer Population passiert, wenn gentechnisch veränderte DNA über Generationen weitergegeben wird und dabei Mutationen akkumuliert. Sie testen auch Möglichkeiten, um sicherzustellen, dass ein Gen-Antrieb nach dem Loslassen konterkariert werden kann.

Diese Probleme müssen sofort behoben werden, sagt der Genetiker Daniel Wattendorf von der US-amerikanischen Agentur für fortgeschrittene Verteidigungsforschungsprojekte (DARPA) in Arlington, Virginia. Sicherheitsbedenken könnten bedeuten, dass DARPA mit der Arbeit an der Technologie beginnen muss, bevor Richtlinien erstellt werden, fügt er hinzu.

Und Tabachnick bleibt besorgt, dass diese Vorbereitungen möglicherweise nicht ausreichen. "Wie testest du ein solches System und wie machst du es sicher?" er fragt. "Ich bin nicht davon überzeugt, dass irgendeine dieser Arbeiten jemals die Sicherheit bieten könnte, die man verlangen könnte."

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