Las unidades genéticas usan ingeniería genética para crear una mutación deseada en unos pocos individuos que luego se propaga a través del apareamiento a través de una población en menos de 10 generaciones.
En teoría, dicho mecanismo podría usarse para evitar que los mosquitos de la malaria transmitan enfermedades, o posiblemente para eliminar una especie invasora al deshabilitar su capacidad de reproducción.
Aunque los científicos han tenido éxito al probar el concepto en el laboratorio, han descubierto que las poblaciones salvajes invariablemente se adaptan y desarrollan resistencia al esquema. Y cuando los impulsos genéticos funcionan, son todo o nada, sin matices, se extienden a todosindividuos, lo que puede ser un inconveniente.
Ahora, un estudio de Cornell, "Un sistema de impulso genético CRISPR antídoto contra toxinas para la modificación de la población regional", publicado el 27 de febrero en la revista Comunicaciones de la naturaleza , describe un nuevo tipo de impulso genético con el potencial de retrasar la resistencia. El método también podría aplicarse a una población regional, limitando su propagación a otras poblaciones donde podría tener efectos no deseados.
"Esas son dos cosas que este nuevo impulso que desarrollamos aquí aborda en cierta medida", dijo Philipp Messer, profesor asistente de biología computacional, y el autor principal del artículo. Jackson Champer, investigador postdoctoral en el laboratorio de Messer, es elPrimer autor.
En un disco genético clásico, llamado disco de referencia, una descendencia hereda un conjunto de genes, o genoma, de la madre y otro del padre. Si una descendencia hereda un gen con un impulso de uno de los padres y no del otro,la unidad se copia en el genoma del padre sin la unidad.
"Ahora ese individuo tiene ese impulso en sus dos genomas y lo transmitirá a cada descendiente", dijo Messer.
Las unidades están diseñadas con la tecnología de edición de genes CRISPR-Cas9, por lo que cuando la unidad se copia en un nuevo genoma, la maquinaria CRISPR hace un corte en el cromosoma sin la unidad y pega el nuevo código. Pero a veces, las célulasreparará la incisión y, al hacerlo, eliminará aleatoriamente las letras de ADN. Cuando esto sucede, el gen CRISPR ya no puede encontrar una secuencia genética que reconozca para realizar la incisión, lo que crea una resistencia y detiene la propagación del gen..
La variación genética natural, otra fuente de cambios en las secuencias de ADN, también puede crear resistencia, ya que las unidades de genes CRISPR deben reconocer secuencias genéticas cortas para hacer incisiones.
"Estuvimos entre los primeros laboratorios que demostraron que este es un problema tremendo", dijo Messer.
El documento describe un nuevo impulso genético, llamado TARE Toxin-Antidote Recessive Embryo, que funciona apuntando a un gen que es esencial para que funcione un organismo. Al mismo tiempo, el organismo puede sobrevivir con solo una copia intacta deeste gen esencial. En lugar de cortar y pegar el ADN como lo hacen las unidades de referencia, la unidad TARE simplemente corta el gen del otro padre, deshabilitándolo.
Mientras tanto, el gen de accionamiento TARE diseñado tiene una secuencia de ADN que ha sido recodificada; el gen funciona pero no será reconocido ni cortado en las generaciones futuras. Si una descendencia hereda dos genes discapacitados, esos individuos no sobrevivirán, por lo tantoeliminar esas copias de la población. Mientras tanto, a medida que los individuos viables se apareen, más y más descendientes sobrevivientes llevarán genes impulsores TARE.
Solo unas pocas personas con unidades de referencia pueden propagar un rasgo a través de toda una población. Las unidades TARE, por otro lado, no cortan y pegan una unidad en un gen objetivo; en cambio, destruyen una de las copias del gen objetivo en la descendenciaDebido a esto, la unidad requiere una mayor frecuencia de individuos diseñados en la población para propagarse. Por esta razón, es menos probable que las unidades TARE se transfieran de una población distinta a otra.
En experimentos de laboratorio, cuando las moscas de la fruta con las unidades de genes TARE se liberaron en jaulas de moscas de la fruta de tipo salvaje, todas las moscas en la jaula tenían la unidad TARE en solo seis generaciones.
Los investigadores señalaron que la resistencia puede evolucionar con un impulso TARE en la naturaleza, especialmente en poblaciones muy grandes, pero creen que tomará más tiempo y evolucionará a un ritmo mucho más bajo, dijo Messer.
También contribuyó Andrew Clark, profesor de biología computacional y biología molecular y genética. La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Cornell . Original escrito por Krishna Ramanujan. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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