iPon Cikkek

Gene drive-val mentenék meg az új-zélandi madarakat

Dátum | 2017. 02. 12.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

Az evolúció „kijátszásával” mentené meg az új-zélandi és más szigeteken lakó madarakat a rágcsálóktól egy ausztrál és egy amerikai kutatócsoport. A szakértők, akik a még mindig meglehetősen újnak számító, gene drive nevű eljárást most először alkalmazták sikerrel emlősökön, azt remélik, hogy módszerükkel megállíthatják az invazív kártevőket. A gene drive alkalmazása során egy olyan DNS-szakaszt juttatnak be a genomba, amely az ugráló génekhez (transzpozonokhoz) hasonlóan aktívan, ám ezeknél jóval célzottabban terjeszti önmagát a génállományban. Ha az egyik szülőbe sikerül bejuttatni a kérdéses szekvenciát, akkor ezt minden utód örökölni fogja, mivel a gene drive átmásolja magát a szülő által hordozott kromoszómapár másik tagjának megfelelő régiójába is. Ezzel felborul az öröklődés mendeli rendje, a genomon ejtett változtatás néhány generáció alatt elterjeszthető a teljes populáció génállományában. Ha például a gene drive terméketlenné teszi a nőstény szúnyogokat, rövid időn belül a teljes népesség kihal. A módszert eddig csak rovarokon és élesztőgombákon alkalmazták, most azonban egereken is sikerült végrehajtani. Az első génmódosított rágcsálók az elmúlt két hónapban jöttek világra, és ha egyszer szabadon engedik őket, valószínűleg nagyon hatékony fegyverként szolgálhatnak a vadon élő populáció ellen. Az emlős gene drive létrehozására irányuló kísérleteket az Island Conservation nevű kaliforniai csoport koordinálja, akik arról váltak híressé, hogy patkányméreggel szórják meg a kisebb szigeteket, hogy megóvják a veszélyeztetett madarakat. Hitvallásuk szerint ezt a „kihalás megelőzése” érdekében teszik. A méreg azonban nagyobb földdarabok és nagy patkánypopulációk ellen nem hatásos, ezért fordult a szervezet a gene drive felé.
Karl Cambell, a csoport egyik vezetője elmondása szerint a szokatlan megoldástól azt remélik, hogy egy napon több ezer szigetre terjeszthetik ki kampányukat, amelyek jelenleg rágcsálókkal „fertőzöttek”. Az Island Conservation a következő év során 7 millió dollárt szán a módszer fejlesztésére, amelyet a megfelelő hatósági beleegyezések megszerzése után ki is próbálnának egy mindentől távoli földdarabon. A kezdeményezés célja egy olyan egér létrehozása, amely gene drive eredményeként csak hím utódokat tud nemzeni. Nőstények hiányában a rágcsálópopuláció így rövidesen kihalna az említett szigeten. Az egerek a „szintetikus konzerválás” nevű koncepció korai képviselői lehetnek, amelynek lényege, hogy génmérnöki módszerekkel igyekeznek megőrizni vagy újraéleszteni a kihalóban lévő, illetve kihalt fajokat. Ez jelen esetben azt jelenti, hogy mivel a rágcsálók jelentik a legnagyobb veszélyt a csendes-óceáni madárvilágára, ezeket igyekeznek genetikai módszerekkel kiirtani a szakértők. És az kétségtelen, hogy a rágcsálók valóban veszélyt jelentenek az őshonos fajokra. Az egerek és patkányok hajókon érkeztek a szigetekre, és hanyatlásnak indították az ottani madarakat, amelyek védtelenek a veszéllyel szemben. A csendes-óceáni szigeteken az egerek például rendszeresen elpusztítják az albatroszok fiókáit, szignifikánsan csökkentve az újabb generációk létszámát. A csoport tervével kapcsolatban azonban ezzel együtt is megoszlanak a vélemények. Sokan vélik úgy, hogy a természetvédelem és a konzerválás lényege a természet megőrzése, nem pedig ennek átszerkesztése lenne. Az új technika ráadásul egyáltalán nem biztos, hogy olyan jól fog működni a vadonban, ahogy azt hirdetői remélik. A gene drive támogatói is azt mondják, hogy a metódus alapos és óvatos tanulmányozást igényel, mielőtt szabadjára engednék az így módosított élőlényeket. A módszer ugyanakkor nagyon is kecsegtető. Új-Zéland röpképtelen madarait a kihalás szélére sodorták a 19. századtól a nyugati utazókkal beáramló idegen fajok, így miért ne lehetne egy újabb emberi beavatkozással elérni, hogy azok a patkányok, oposszumok és menyétek, amelyek emberi közreműködéssel kerültek az élőhelyre, eltűnjenek onnan? Az új-zélandi parlament idén el is döntötte, hogy 30 éven belül eltakarítja az invazív fajokat, amiben a gene drive lehet a leghatásosabb fegyverük.
Az első mesterséges gene drive-ot ecetmuslicákon valósították meg 2015-ben. Néhány hónappal később szúnyogokon is demonstrálták a módszer működőképességét, és az első eredmények annyira jók voltak, hogy a technológia fejlesztői rövidesen 75 millió dolláros támogatást kaptak Bill Gates alapítványától, amely a malária felszámolását tűzte ki célul. És alig két évvel később itt az első emlős gene drive is. Ami a konkrét eredményeket illeti, az ausztrál Paul Thomas és kollégái a CRISPR/Cas9 génszerkesztési eljárással dolgoznak, és fluoreszcens fehérjékkel követik nyomon, hogy a beszerkesztett gén valóban továbbadódik-e csaknem minden utódnak. Módosításuk ugyanakkor a vad populációnak a beiktatott biztonsági intézkedések miatt nem adódhat át, tehát nem kell attól félni, hogy a változtatások kijutnak a laborból, és kontrollálatlanul mindenfelé elterjednek. Bár a csapat még a kísérletezés elején jár, az előzetes eredmények jónak tűnnek. Thomas ugyanakkor hangsúlyozza, hogy most jött el az idő arra, hogy alaposan kivesézzük a gene drive kockázatát minden szempontból. Az amerikai csapatot David Threadgill vezeti, akinek laborjában már világra jött az első „leánytalan” egérgeneráció. Már ezek továbbszaporítása is megkezdődött, hogy kiderüljön, a gene drive hatása mennyire bizonyul tartósnak. A texasi csapat az egerek genomjában természetes körülmények között is előforduló azon génekre támaszkodott, amelyek önmaguktól is úgy terjednek, mint a gene drive. Egy ilyen génhez a kutatók egy olyan gén másolatát kapcsolták hozzá, amely normális körülmények között az Y kromoszómán található meg, és kulcsszerepet játszik abban, hogy a kifejlődő egér hímnemű lesz-e vagy sem. Ha a gene drive úgy működik, ahogy várják, a következő generációk 10 megszülető egeréből legalább 9 örökölni fogja ezt a másolatot, és hím nemi szervekkel fog rendelkezni. Ha pedig elég ilyen egeret engednek szabadjára egy szigeten, annak populációja néhány hónap alatt hímre vált, majd kihal.
Az Island Conservation a kilencvenes években jött létre, és azóta mintegy 500 szigetet szabadított meg a rágcsálóktól. Ezt javarészt a brodifacoum nevű méreggel tették, amely százszor hatásosabb, mint a warfarin. A méreg a véralvadás gátlása révén fejti ki hatását, vagyis az azt megevő patkányok elvéreznek. De velük együtt elhullanak azok a sasok és a sirályok is, amelyek megkóstolják a megmérgezett rágcsálókat. A gene drive esetében viszont ez a veszély nem áll fenn. A beavatkozás csak egyetlen fajra fejti ki hatását, és számukra sem fájdalmas. A laborban működő technológiákkal kapcsolatban ugyanakkor élesben gyakran jelentkeznek nem várt komplikációk. Lehetséges, hogy a génmódosított, laborban tenyésztett, majd szabadon engedett egereket rögtön megeszik ragadozók, így azoknak nem lesz idejük továbbadni génjeiket. Az is elképzelhető, hogy a nőstények kiszagolják a turpisságot, és nem lesznek hajlandók a gene drive-ot hordozó egyedekkel párosodni. Rengeteg váratlan következmény merülhet fel egy ilyen akcióval kapcsolatban. Ugyanakkor ami az új-zélandi terveket illeti, a rágcsálóktól való megszabadulás olcsón és gyorsan csak akkor valósulhat meg, ha a mérgek és a csapdák mellett genetikát is bevetik a szakértők. Ami azért sem lesz egyszerű, mert egereken ugyan már biztatóan alakul a módszer, de például oposszumot vagy menyétet még soha senki sem génmódosított. Az előbbiek ráadásul csak évente egyszer párosodnak, így évekig, évtizedekig eltarthat, mire a gene drive elterjed a populációban. Ahogy már utaltunk rá, a gene drive-val kapcsolatban etikai és jogi kérdések is felmerülnek. Egyrészt kérdés lehet az, hogy az őshonos fajok védelme érdekében jogos-e kiirtani más fajok populációit. Másrészt bár jelen esetben „jóra” akarják használni a módszert, a gene drive-ban ott rejlik a lehetőség, hogy rendkívül veszélyes biológiai fegyverré váljon. Hogy végül a metódus eljut-e a tényleges használatig, és valóban hatásosnak bizonyul-e, az továbbra is bizonytalan. De legalább ilyen fontos kérdés az is, hogy mikor, milyen körülmények között lehet indokolt egy ilyen módszer bevetése.
Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

17. ny
2017.02.12. 11:56
"Ezzel felborul az öröklődés mendeli rendje, a genomon ejtett változtatás néhány generáció alatt elterjeszthető a teljes populáció génállományában. Ha például a gene drive terméketlenné teszi a nőstény szúnyogokat, rövid időn belül a teljes népesség kihal." Hát ez logikailag nem stimmel. Mindenestre ezeket a szarokat már rég nemzetközi egyezményeknek kéne tiltaniuk, de legalábbis szabályozniuk.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
16. Renhoek ny
2017.02.12. 16:27
A lényeg, hogy kifejlődjön a gene drive a populációban. A szúnyogok esetében úgy múködik, hogy egy időzített bombafehérje kerül a DNS-be... szaporodni, terjeszteni tudják a gént, de csípni már nem tudnak, mert idő előtt elpusztulnak. Tehát kell a szaporodás mindenképpen. Amúgy az invazív fajokat elég lenne úgy módosítani, hogy ne szaporodjanak ilyen brutális mértékben. Ezeket a fajokat mi hoztuk be, és óriási pusztítást végeznek. Nem csak az őshonos fajokat írtják ki, hanem annyira gyorsan szaporodnak, hogy felélve a környezetüket magukat is kipusztítják egy időre. (Az ember is invazív faj szerintem) Vagy véglegesen élhetetlenné teszik a környezetet, vagy regeneráció után újra kirajzanak. Sajnos eközben az őshonos fajok maradéktalanul kipusztulnak. Azzal viszont egyetértek, hogy nagyon sok felügyelet és kutatás kell még, de valószínűleg az egyetlen eszköz lehet, hogy helyrehozzuk a károkat. Elég egy születésszabályozás, és az invazív faj "megszelidül".
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
15. Avisto ny
2017.02.12. 16:48
Melyik része nem stimmel szerinted?
A hím utódok is hordozzák azt a részt amitől azok nőstény utódai megint csak terméketlenek lesznek. Tehát egyre kevesebb normál (termékeny) nőstény szúnyog lesz a teljes populációban akik egyre nagyobb eséllyel párosodnak majd módosított hímmel.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
14. Renhoek
2017.02.12. 16:48
A másik módszer, hogy leánynélküli utódok születnek csak. A populációban elterjed könnyen a gén, és a "gender bias" hatás miatt csak hímek születnek... emiatt nem tud szaporodni az invazív faj.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
13. Avisto Renho...
2017.02.12. 17:02
Én ennek a veszélyét inkább ott látom hogy ahogy bevittük, úgy ki is hozhatjuk onnan a módosított lényeket.
Márpedig ha a kiirtás a cél ott ahol amúgy nem lenne keresnivalójuk akkor csak egy belátható ideig kéne erre (a kihurcolás) veszélyére fokozottan odafigyelni, ami rágcsálóknál talán nem is túl hosszú idő. De ha csak kevésbé szaporává teszik őket, akkor majdnem garantálható hogy előbb utóbb kijut onnan a módosítás. Márpedig az nagyon nem lenne jó a természetes élőhelyükön.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
12. Renhoek Avist...
2017.02.12. 17:25
Igen ez szerintem már eléggé durván belenyúlás a komplex ökoszisztéma rendszerébe. Nem vagyok benne biztos, hogy nem egy teljes faj eltörlése a cél. Pl szúnyogok esetében majdnem biztosan a teljes malária és zika hordozó faj eltüntetése a cél, területfüggetlenül. Mindenképp be kellene építeni egy kapcsolót amivel szabályozható a folyamat. Egy olyan gene drive, ami kiüti a mutációt. Így ha valami balül sül el, akkor visszafordítható a folyamat.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
11. Renhoek
2017.02.12. 17:33
Egyébként egy picit humánusabb szerintem a hím only génmódosítás, mint egy warfarinnál 100x erősebb méreggel megszórni érintetlen környezetet, amiben aztán kihal minden. Visszaállított wild type nőstény rágcsálókat bármikor vissza lehet telepíteni és szépen elszaporodik... de az őshonos élőlények már cseszhetik.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
10. VAjZY Renho...
2017.02.12. 19:03
"...egy olyan gene drive, ami kiüti a mutációt" Ilyesmit most hallok először. (Már ha magára az egész génkészletre értendő a kiütés) Lehetséges ez? Maga a mutáció is kódolva van? A tyúk-tojás problémára, amennyire én tudom, a mai napig sincs magyarázat, (legfrissebb tudásom a témában a Vak órásmester /Dawkins/ idejéből való) azaz arra, hogy a kód vagy az azáltal meghatározott szerkezet létezett-e előbb. Érdekes.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
9. Renhoek VAjZY
2017.02.12. 19:35
Ez az amit nem tudok én sem, de maga a gén kivágása nem jelent problémát. Maga egy fehérje beültetése könnyen megoldható gene drive-al, tehát innen kiindulva beépíthető egy újabb drive ami akár mRNS vagy fejlődésbiológiai szinten szupresszálja az eredetit. Szerintem lehetséges, és nem is engedném ki a természetbe az ilyen gene drive-okat, amíg nincs rá egy olyan biztosan öröklődő "javítás", amit elterjesztve a populációban visszafordítaná a hatást. Amúgy az invazív fajokért felesleges aggódni, mert eszméletlenül gyorsan újra benépesítik a területet, ha kipusztulnak. Esetleg ha rokon fajok közötti párosodás átviszi a drive-ot... de akkor is max az öszvér lesz életképtelen. Mivel nem gyakori, hogy pl egy kutyát meghág egy farkas, ezért ettől amúgy sem tartanék.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2017.02.12. 20:08
Gondolom, ha majd ilyen szinteken bele tudunk szerkeszteni, akkor az magával hozza a javítás lehetőségét is, hiszen ugyanazt az apparátust szerkesztjük. Kivéve persze, ha majd pont ez ellen evolválódik a szekvencia, így reagálván a külső kontárkodásra. Ezzel nem megszemélyesítem, de simán kinézem ezekből a határtalanul ezermester szerkezetekből. El tudom képzelni, hogy egy nap "magunkra haragítjuk", illetve olyan következményeket teszünk lehetővé, amik nem csak hogy nem vártak, de el is lehetetlenítenek minket a továbbiakban. Valami azt súgja, felül tud rajtunk kerekedni az a bizonyos vak órásmester. A kérdésem egyébként arra vonatkozott, hogy a mutációért az órásmester (eredő erők, amiknek hatására kialakult) a felelős vagy a kód? Mert elvileg ugye előbbi, ergo ebbe nem tudunk beleszólni. Amiért az órásmester felelős ((bio)fizikai törvények), azt tehát nem tudjuk módosítani, csak azt, amiért a kód felelős. Előbbiek az élet egységei (szaporodás, mutáció, adaptáció), utóbbiak az evolúció egységei. (Örökítés, diverzió) Legalábbis én még így tudom, de hátha azóta tudtunk meg újat.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
7. VAjZY
2017.02.12. 20:18
Bár hozzátenném, szerintem ez már az a szintje a biológiának, ahonnan érvényesül a komplementaritás, tehát ezen szinten túl elválaszthatatlanok a feltételek. (Kvantumbiológia?) Esetleg ajánlhatnál olvasmányt ezutóbbi témában! :) Kíváncsi lennék az ágazat keletkezés-és fejlődéselméleteire.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
6. Renhoek VAjZY
2017.02.12. 23:55
Itt van egy kis olvasnivaló:
Lehet ezzel már most is eliminálni pesticid és herbicid ellenállást. Lényegében ez azt jelenti, hogy ha okosan tervezzük, akkor egy ivarosan szaporodó populációban lehet módosítani a géneket kontrolláltan - a lehetőségek végtelenek szinte.

Amúj jól sejtettem, a 'Reversibility' rész alatt pontosan leírják mekkora kontroll van a folyamat felett (egyébként a természetben is vannak gene drive-ok, szóval nem akkora újdonság - a vak óramester is használja. Lényegében nem egy természetidegen technológia, mint mondjuk egy szintetikus xeno aminósav integrálása az RNS/DNS rendszerbe)

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4117217/

Igazából a folyamat felett nagyobb kontrollt lehet elérni, és egyszerűbben mint gondoltam.
Ez vonatkozik az RNA based drive-okra - ami a legújabb.

Nyilván időlegesen lehet ökológiai kárt okozni vele (pl kiírtjuk a rágcsálókat, és hirtelen nem lesz annyi táplálék a sasoknak és megcsappan a számuk) ... de az invazív fajokkal már évezredek óta sokkal brutálisabb károkat okoztunk, és afelett egyáltalán semmi kontrollunk nem volt ezidáig - a környezetpusztító mérgeken kívül.

Kicsit enyhült a véleményem most a gene drive-ről, csak nagyon okosan kell tervezni a dolgot, és szigorúan szabályozni - mivel mint minden ilyen technológiát fel lehet használni rossz célokra is... de ez a gyorsan és kontroll nélkül szaporodó élőlényekre vonatkozik.
Embernél és lassan szaporodó fajoknál nagyon egyszerű szűrni, szóval a konteó hívők számára ez rossz hír

+ cikkek:

http://www.sciencemag.org/news/2014/07/us-researchers-call-greater-oversight-powerful-genetic-technology

http://online.liebertpub.com/doi/abs/10.1089/vbz.2007.0273
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
5. spdrfx
2017.02.13. 00:30
NA varjunk, hogy adodik tovabb a kovetkezo generaciora, ha az az egyed, aki hordozza, az termeketlen?
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
4. Renhoek spdrf...
2017.02.13. 02:05
Pontatlan a fordítás: "way of biasing the inheritance of DNA such that wild animals can be genetically altered as they reproduce, including to cause a population crash." Altered/bias Magyarul eltolódik a hímek irányába a születendő egyedek száma, ami előbb utóbb kihaláshoz vezet... de a szaporulat megtörténik. Főleg, hogy a hímek egy életen át "szórják a magot".
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
3. VAjZY
2017.02.13. 03:15
Közben újra értelmeztem (nem szóltál, hogy rosszul tettem egész eddig), s így már világos, amit írtál. Tehát Te nem a szerkezet törvényekből következő alaptulajdonságát akartad kiütni a kapcsolóval (nem magát a mutálódás bekövetkezését), hanem azt a konkrét mutációt. Így mindjárt más, hiszen a cikk is írja (ncbi), hogy ez egy alapjellemző, ettől is függ a szerkesztés elterjedése (evolúciós stabilitás), tehát azt a kapcsolót pont, hogy a kiütés ellen is használni kell, bár ez sokkal nehezebben megvalósíthatónak hangzik. (egyelőre nem olvastam tovább, azért csak hangzik, aztán lehet, hogy a továbbiakban leírja, hogy nem nehezebb)
Köszönöm a cikkeket!
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
2. Pandion Renho...
2017.02.13. 17:04
Ez teljesen természetidegen technológia, gene drive valóban létezik a természetben is, de itt nem is az az újdonság, hanem hogy a gene drive szakaszokra ráültetnek egy teljesen idegen génszakaszt is ami így azzal együtt sokszorozódik (és másolódik át a másik kromoszómára is), ez teljesen természetidegen. Amit a Reversibility résznél olvastál az kizárólag laboratóriumi körülményekre igaz (hogy is lehetne a természetes élőhelyekre az, hisz ott még nem próbálta senki), írja is: So long as drive A does not escape into other populations before it is completely replaced by drive B, subsequent precision drives can target population B without risking spread into other populations. Vagyis abban az esetben működik a reserval drives ha minden módisított gén le lett cserélve és nem terjedt át más populációba, vagyis pont hogy a természetben nagy valószínűséggel nem működne. Pontosan ezen megy a vita, hogy mivan ha a szigetről egy módosított egyed valahogy átjut a kontinensre, és ott is elterjed. Az egyenlőre megbecsülhetetlen ökológiai károkat okozhatna.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!
1. Renhoek Pandi...
2017.02.13. 18:03
Csakhogy ez "ráülés" a természetben is gyakran előfordul. A genomunk jelentős része idegen genetikai anyag. Tudok erre jó példákat... Sőt sokkal extrémebb mechanizmusokat is.

Magára a jelenségre értettem, hogy nem természetidegen. A használata nyilván szintetikus, mert ráültethetsz egy toxin fehérjét is a végére és bumm...

Azzal egyetértek, hogy jelentős és súlyos etikai, ökológiai kérdések vannak.

Inkább arra gondolok, hogy a javításhoz pontosan az a mechanizmus kell, amivel elindítottuk a folyamatot. (Tehát létezik legalább valamilyen kontroll... eddig nem tudtam erről) Mivel a javítás javítja az adott élőlény fitness-ét, mesterséges evolúciós előnyt is ad, tehát egy invazív fajnál, ahol exponenciálisan, vagy négyzetesen szaporodnak extrém gyorsan elterjedhet a javítás, akár az egész populációban. Feltéve ha előtte már nem irtottuk ki...pl az összes maláriaszúnyogot. Invazív fajokat azért nem kell félteni, tumorsejtekként szaporodnak és elárasztják a környezetüket pillanatok alatt.

Egyébként nyilván para, ha elterjed és hirtelen kipusztul az összes patkány a bolygón (bár biztos lesznek rezisztensek) még az is lehet rendesen megbolygatja az ökoszisztémát... de ha nagy a baj, elég hamar újra lehet telepíteni egy patkány populációt nem kell félteni őket.. elég lerakni egy párt, és már el is árasztották a környéket.
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!