Lze jelení klíšťata geneticky modifikovat, aby byla bezpečnější?

Pětiletý závazek je známkou toho, že CRISPR/Cas9 by jednoho dne mohl pomoci předcházet nemocem přenášeným klíšťaty.

Hlavní příčinou jsou klíšťata většinu nemocí přenášených vektory v Severní Americe. Molekulární nástroje ke studiu a genetické modifikaci těchto členovců však zaostávají za jinými hmyzími přenašeči, jako jsou komáři. Nový výzkum publikovaný v deník iScienceje první, kdo si pohrál s DNA klíšťat černonohých, známějších jako jelení klíšťata, a z jejich vajíček se úspěšně vyklubal zmutovaný plůdek larev. Vědci se zaměřili na geny, které pomáhají při vývoji ústních ústrojí a brnění zvířete.

"Inspirací bylo zaplnit mezery, které jsme měli ve výzkumu klíšťat," říká autorka studie Monika Gulia-Nuss, vektorová bioložka z University of Nevada, Reno. "Chtěli jsme zjistit, zda bychom mohli [vyvinout] podobné nástroje, které máme pro komáry, a pochopit biologii klíšťat na hlubší, molekulárnější úrovni." 

CRISPR/Cas9 je nastupující genetický editační nástroj, který lze široce aplikovat na organismy k trvalé změně dědičných vlastností u jejich potomstva. Jeho použití u klíšťat však brání řada technických problémů. Zatímco „klíšťata jsou docela tvrdá,“ říká autor studie Andrew Nuss, biolog členovců z University of Nevada, Reno, jejich vajíčka jsou zároveň křehká a odolná. Skořápky vajíček jsou položeny na podzim k vylíhnutí příštího jara a jsou potaženy silnou vrstvou vosku, aby se zabránilo jejich vysychání během dlouhého klidu. Každé vejce je také zabarikádováno tvrdou skořápkou. Uvnitř je osmotický tlak abnormálně vysoký – vyšší než ve vejcích jiného hmyzu – což způsobuje, že váčky jsou náchylné k praskání jako vodní balónek, když je postrčen. Kromě těchto výzev je dlouhý životní cyklus parazitů a relativně záhadné embryonální stádium z nich dělá záludný subjekt pro CRISPR.

[Příbuzný: Lékaři změnili geny člověka pomocí CRISPR poprvé v USA. Zde je to, co by mohlo následovat.]

„Mnoho dalších výzkumníků v minulosti [provádělo] neúspěšné experimenty,“ říká Nuss. Během pěti let, které trvalo dokončení projektu, jsme „vyzkoušeli všechno, co nebylo vyzkoušeno,“ dodává.

Než mohli geneticky modifikovat potomky klíštěte jelena, museli vědci najít alternativní způsoby, jak do vajíček dodat činidla CRISPR/Cas9. Nejprve odstranili samicím klíšťat orgán, který je zodpovědný za tvorbu voskové vnější vrstvy, což způsobilo, že budoucí matky kladou bezbranná vajíčka. Poté tým vyzkoušel dvě strategie, jak dodat biochemikálie měnící geny: vstříknout je do březích samic klíšťat a vstříknout je do nově položených embryí. V první metodě by proteinový koktejl Cas9 dodávaný matkám klíšťat vyladil DNA jejich larev. Při druhé technice vědci ošetřili snesená vejce solí, aby snížili tlak uvnitř a změkčili vnější skořápku. To jim umožnilo proniknout bezvoskovými skořápkami, aniž by je roztrhly. Gulia-Russ odhaduje, že jejich tým vstříkl při svých experimentech tisíce vajíček klíšťat jehlou stokrát tenčí než lidský vlas.

Samice klíštěte jelena nebo klíštěte černonohého s hnědou vaječnou hmotou na bílém pozadí
Samičky klíšťat jelena potahují vajíčka speciální voskovou vrstvou, která jim pomáhá přežít roční období. Ale tato ochrana s nimi také ztěžuje manipulaci biologům. Vložit fotografie

Jako důkaz konceptu vědci odstranili dva standardní geny v další generaci klíšťat, které kontrolují vývoj ústních částí zvířat a tuhé vnější kutikuly. Tým sekvenoval geny u přeživších larev a zjistil, že úspěšnost genetické transformace byla srovnatelná s transformací u jiného hmyzu v dříve publikovaném CRISPR studie. Všechna klíšťata injekce přežila a asi 10 procent injikovaných vajíček v experimentu se vylíhlo a vyrostly v larvy.

Wannes Dermauw, entomolog z belgického Flanders Research Institute for Agriculture, Fisheries and Food, který nebyl zapojen do studie, nazývá výzkum „průlomem“. Schopnost transformovat geny klíšťat, říká, připraví cestu pro „studium funkce genů, které se účastní nebo jsou důležité pro přenos nemocí, jako je např. Lyme."

[Příbuzný: Nemoci přenášené klíšťaty se za posledních 14 let ztrojnásobily. Zde je návod, jak bezpečně prozkoumat venku.]

Gulia-Nuss a Nuss říkají, že jsou nadšeni z příležitostí, které jejich nové nástroje otevírají pro zkoumání molekulární biologie u klíšťat. V budoucnu chtějí zlepšit úspěšnost genetické transformace u subjektů a zároveň proniknout do studia které geny dělají z klíšťat otravné parazity – a zda lze z členovců upravit méně infekční onemocnění vektory. Vyzbrojeni těmito novými molekulárními nástroji doufají, že vědci v této oblasti mohou konečně odhalit genetická tajemství klíšťat.

„To je něco, co bylo v oboru opravdu potřeba po dlouhou dobu,“ říká Nuss. "O klíšťatech se toho tolik neví."

Oprava (16. února 2022): Příjmení autorky studie Moniky Gulia-Nussové bylo dříve špatně napsáno. Nyní to bylo opraveno.

Poslední příspěvek na blogu

Zítra se otevírá první Apple Store v Austrálii
October 04, 2023

s Obrázek zdvořilost ifoAppleStore Ačkoli o většině z nich neslyšíme, Apple téměř vždy otevírá maloobchodní prodejny stabilním tempem po celých U...

Zaměstnanci Amazonu Bezosovi: Přestaňte prodávat technologie orgánům činným v trestním řízení, Palantire
October 04, 2023

Ars se také dostane do zákulisí Nového prostoru. Zde stojí Jeff Bezos vedle měděného obložení trysky motoru BE-4 ve své Továrna na rakety Blue Orig...

Tento profesionální fotoaparát využívá umělou inteligenci k ostření a sledování objektů
August 19, 2023

Můžeme vydělávat příjmy z produktů dostupných na této stránce a účastnit se přidružených programů. Zjistit více ›OlympusVIDĚTE TODnes brzy ráno Oly...