Nämä CRISPR-suunnittelemat superkanat kestävät lintuinfluenssaa

Geenien muokkaustyökalu CRISPR voi olla ratkaisevan tärkeä taistelussa yhtä tappavimmista maapallolla kiertävistä viruksista – virusta, joka on tappanut satoja miljoonia vuodesta 2020 lähtien.

Se ei tietenkään ole Covid-19. Virus on eräänlainen erityisen aggressiivinen lintuinfluenssa, joka tuhoaa kanapopulaatioita maailmanlaajuisesti. Sydäntä särkevästi lukuisia parvia on teurastettu taudin hillitsemiseksi. Ne pilviin nousevat hintalaput tusinalle munalle? Tämä flunssakanta on osittain syyllinen.

Päivittäistavaralaskuja lukuun ottamatta viruksen maastopalon leviäminen siipikarjan keskuudessa lisää myös hälyttäviä mahdollisuuksia, että se voisi hypätä muihin lajeihin - myös ihmisiin. Mukaan Maailman terveysjärjestön mukaan 10 maata kolmella mantereella on raportoinut lintuinfluenssaviruksen merkkejä nisäkkäissä vuodesta 2022 lähtien, mikä on herättänyt huolta uudesta pandemiasta.

Useat maat ovat käynnistäneet rokotuskampanjoita taistelemaan virusta vastaan. Mutta se on valtava vihollinen. Ihmisen influenssakannan tavoin virus mutatoituu nopeasti ja heikentää rokotteiden tehoa ajan myötä.

Mutta entä jos voisimme torjua infektioita alkuunsa?

Tällä viikolla tiimi Iso-Britanniasta kehitettiin "superkanoja", jotka kestävät yleistä lintuinfluenssaa. Kanan alkusukusoluissa – niissä, jotka kehittyvät siittiöiksi ja munasoluiksi – he käyttivät CRISPR-Cas9:ää säätämään yhtä geeniä, joka on kriittinen viruksen lisääntymiselle.

Muokatut kanat kasvoivat ja käyttäytyivät kuin muokkaamattomat "kontrolli"-toverinsa. He olivat terveitä, muniivat tavanomaisen määrän ja nappasivat onnellisina kynsissään. Mutta niiden geneettinen parantuminen paistoi läpi, kun heille altistettiin tosielämän annos flunssaa, joka on samanlainen kuin se, mitä saattaisi kiertää tartunnan saaneessa coopissa. Muokatut kanat taistelivat viruksen vastaan. Kaikki kontrollilinnut saivat flunssan.

Tulokset ovat "kauan odotettu saavutus", tri Jiří Hejnar Tšekin tiedeakatemian molekyyligenetiikan instituutista, joka ei ollut mukana tutkimuksessa, kertoi tiede. Vuonna 2020, Hejnar käytti CRISPR:ää suunnitella kanoja, jotka ovat vastustuskykyisiä syöpää aiheuttavalle virukselle, mikä tasoittaa tietä tehokkaalle geenien muokkaamiselle lintuissa.

Tekniikassa on vielä kehitettävää. Geneettisestä lisäyksestä huolimatta puolet muokatuista linnuista sairastui, kun ne altistettiin suurelle annokselle virusta. Tämä kokeen osa nosti myös punaisen lipun: virus sopeutui nopeasti geenimuokkauksiin mutaatioilla, jotka tekivät siitä paremman leviämisen - ei vain lintujen keskuudessa, vaan myös saada mutaatioita, jotka voisivat hypätä ihmisiin.

"Tämä osoitti meille todisteen siitä, että voimme siirtyä kohti kanojen tekemistä vastustuskykyisiksi virukselle", tutkimuksen kirjoittaja tohtori Wendy Barclay Lontoon Imperial Collegesta sanoi lehdistötilaisuudessa. "Mutta emme ole vielä siellä."

Kohde

Vuonna 2016, Barclay löysi kanan geenin, jota lintuinfluenssavirukset käyttävät tartuttamiseen ja kasvamiseen kanan soluissa. Sitä kutsutaan nimellä ANP32A, ja se on osa geeniperhettä, joka kääntää DNA-informaation muihin biokemiallisiin lähettiläiksi proteiinien rakentamiseksi. Kun flunssavirus on lintusolun sisällä, se voi kooptoida geenin tuotteita tehdäkseen lisää kopioita itsestään ja levitäkseen läheisiin soluihin.

ANP32A ei ole ainoa geneettinen linkki solujen ja viruksen välillä. Myöhempi tutkimus löysi toisen "suojaavan" geenin, joka estää influenssavirusten kasvun soluissa. Geeni on samanlainen kuin ANP32A, mutta siinä on kaksi suurta muutosta, jotka katkaisivat viruksen yhteyden soluun kuin oven sulkeminen. Koska virukset tarvitsevat isännän lisääntyäkseen, tiesulku olennaisesti katkaisee niiden elinvoiman.

"Jos voisit katkaista tämän [geeni-virus] vuorovaikutuksen jollain tavalla... ehkä tällä geenimuokkauksella, virus ei pystyisi replikoitumaan", Barclay sanoi.

Uusi tutkimus noudatti tätä ajatusmallia. CRISPR:n avulla he muuttivat ANP32A:ta kanan alkusukusoluissa silmukoitumalla kahteen suojaavassa geenissä havaittuun geneettiseen muutokseen. Kun solut injektoitiin kanan alkioihin, ne kasvoivat muokatuiksi siittiöiksi ja muniksi terveissä kypsissä kanoissa, jotka saivat poikasia muokatun ANP32A-geenin kanssa.

Prosessi kuulostaa tekniseltä, mutta pohjimmiltaan se on 21-luvun muinaisen viljelytekniikan nopeuttaminen: kasvattaa eläimiä haluttujen ominaisuuksien säilyttämiseksi – tässä tapauksessa vastustuskyvyn viruksille.

Jalusta

Tiimi testasi muokatut kanat useilla virushaastuksilla.

Yhdessä he ruiskuttivat annoksen lintuinfluenssavirusta 20 kahden viikon ikäisen poikasen nenään – joista puolet oli geneettisesti muunneltuja, toiset normaalisti kasvatettuja. Toimenpide kuulostaa intensiiviseltä, mutta viruksen määrä räätälöitiin huolellisesti tartunnan saaneessa hoidossa normaalisti esiintyvään määrään.

Kaikki 10 kontrollilintua sairastuivat. Sitä vastoin vain yksi muokatuista kanoista sai tartunnan. Ja silti se ei välittänyt virusta muille muokatuille linnuille.

Toisessa testissä tiimi lisäsi annoksen noin 1,000 kertaa enemmän kuin alkuperäinen nenäsuihku. Jokainen lintu, riippumatta niiden geneettisestä rakenteesta, tarttui virukseen. Muokatuilla linnuilla kesti kuitenkin kauemmin ilmaantua flunssan oireita. Heillä oli myös alhaisemmat viruksen tasot, ja heillä oli vähemmän todennäköisyyttä välittää sitä muille yhteistyössä oleville – geneettisestä rakenteesta riippumatta.

Ensi silmäyksellä tulokset kuulostavat lupaavilta. Mutta he nostivat myös punaisen lipun. Syy, miksi virukset tartuttavat muokatut kanat niiden suojaavista "supergeeneistä" huolimatta, oli se, että räkät sopeutuivat nopeasti geneettisiin muokkauksiin. Toisin sanoen karjan suojelemiseksi tarkoitettu geeninvaihto voisi ironista kyllä ​​saada viruksen kehittymään nopeammin.

Kultainen Trio

Miksi näin tapahtuisi? Useat testit, jotka havaitsivat mutaatioita virusgenomissa, mahdollistivat virukset tarttumaan muihin ANP32A-perheen jäseniin. Nämä proteiinit istuvat tavallisesti penkillä flunssan virusinvaasioiden aikana ja vastustavat hiljaa viruksen replikaatiota. Mutta ajan myötä virus oppi toimimaan jokaisen geenin kanssa lisätäkseen sen lisääntymistä.

Ryhmä on hyvin tietoinen siitä, että samanlaiset muutokset voivat antaa viruksen tartuttaa muita lajeja, mukaan lukien ihmiset. "Emme olleet huolestuneita näkemistämme mutaatioista, mutta se tosiasia, että saimme läpimurron [infektio] tarkoittaa, että tarvitsemme tiukempia muokkauksia jatkossa", Barclay sanoi.

Tri Sander Herfst Erasmus University Medical Centeristä, joka opiskelee lintuinfluenssan tunkeutuminen nisäkkäisiin, samaa mieltä. "Vesitiivis järjestelmä, jossa [viruksen] replikaatiota ei enää tapahdu kanoissa, tarvitaan" Hän kertoi tiede.

Yksi mahdollinen ratkaisu on enemmän geenien muokkausta. ANP32A on vain yksi kolmesta geenijäsenestä, jotka auttavat viruksia menestymään. Alustavassa testissä ryhmä poisti kaikki kolme geeniä petrimaljan soluista. Muokatut solut vastustivat erittäin vaarallista influenssaviruskantaa.

Mutta se ei silti ole täydellinen ratkaisu. Nämä geenit ovat moniajoja, jotka säätelevät terveyttä ja hedelmällisyyttä. Kaikkien kolmen muokkaaminen voi vahingoittaa kanan terveyttä ja lisääntymiskykyä. Haasteena on nyt löytää geenimuokkauksia, jotka torjuvat viruksia, mutta säilyttävät silti normaalin toiminnan.

Biotekniikkaa lukuun ottamatta säännökset ja yleinen mielipide kamppailevat myös saadakseen kiinni geeninmuokkausmaailmaan. CRISPR-valmistettuja eläimiä pidetään tällä hetkellä geneettisesti muunnetuina organismeina (GMO) Euroopan unionin lakien mukaisesti, nimitys, joka sisältää runsaasti sääntelyyn liittyviä matkatavaroita ja yleisön käsitysongelmia. Koska tutkimuksen kaltaiset geenimuokkaukset jäljittelevät luonnossa mahdollisesti esiintyviä geenimuokkauksia - sen sijaan, että geenit silmukoisivat organismista toiseen - jotkin CRISPR-eläimet voivat olla kuluttajien kannalta hyväksyttävämpiä.

"Luulen, että maailma muuttuu" sanoi tutkimuksen kirjoittaja tohtori Helen Sang, asiantuntija, joka on työskennellyt flunssalle vastustuskykyisten lintujen parissa kolmen vuosikymmenen ajan. Geenimuokattuja eläimiä koskevat määräykset todennäköisesti muuttuvat tekniikan kypsyessä – mutta lopulta se, mikä on hyväksyttävää, riippuu monikulttuurisista näkemyksistä.

Kuva pistetilanne: Toni Cuenca / Unsplash

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://singularityhub.com/2023/10/12/crispr-engineered-super-chickens-are-resistant-to-bird-flu/