CRISPR Pengarsipan Genome: Pertarungan Penyakit

Dapatkah pengeditan gen menjadi jawaban atas penyebaran penyakit pembawa nyamuk seperti virus Zika dan demam berdarah?

Gen master-switch yang baru ditemukan dapat memberi manusia keuntungan dalam perang serangga berusia berabad-abad - dan kemampuan untuk melawan serangga dengan cara yang lebih murah dan lebih efektif.

AdvertisementAdvertisement

Itu adalah kabar baik dari ahli entomologi dan ahli biokimia di Virginia Tech, yang terobosan penggandaan gen diuraikan dalam sebuah ulasan, yang diterbitkan hari ini di jurnal Trends in Parasitology.

Nyamuk betina adalah pemancar Zika, demam kuning, malaria, Chikungunya, dan demam berdarah. Virus Zika dan penyakit berbahaya lainnya disebarkan oleh hanya satu dari 3, 500 spesies nyamuk di dunia, nyamuk harimau Aedes aegypti atau nyamuk harimau Asia yang umum ditemukan di Amerika Serikat.

Read More: Apakah nyamuk adalah hewan yang paling berbahaya di bumi? »

Penemuan Adelman dan Tu tentang faktor penentuan laki-laki pertama, juga dikenal sebagai faktor M, pada nyamuk disebut Nix. Dilaporkan pada bulan Mei 2015 dalam sebuah studi profil tinggi di jurnal Science. Para peneliti menemukan bahwa ketika Nix diekspresikan pada embrio wanita, ini menghasilkan perkembangan alat kelamin pria internal dan eksternal. Para ilmuwan telah berhasil dengan upaya baru-baru ini untuk mengendalikan demam berdarah secara genetis dengan melepaskan nyamuk transgenik steril, kata laporan para peneliti.

Tetapi metode yang digunakan mahal dan tidak praktis karena memerlukan pelepasan serangga jangka panjang dan sulit dilakukan dalam skala besar.

Ini menunjukkan bahwa ini adalah pendekatan yang mudah, efisien, dan tepat untuk mengenalkan mutasi pada hampir semua situs genom yang diminati berbagai organisme, termasuk nyamuk. Zhijian Tu, Virginia Tech

Para ilmuwan Virginia Tech telah menemukan cara yang lebih baik untuk melawan serangga mematikan tersebut.

AdvertisementAdvertisement

"Pendekatan yang lebih efektif dan lebih murah mungkin adalah mendorong gen keledai dengan sistem CRISPR-Cas9," kata Tu kepada Healthline. "Ini menunjukkan bahwa pendekatan ini mudah, efisien, dan tepat untuk mengenalkan mutasi pada hampir semua situs genom yang diminati berbagai organisme, termasuk nyamuk. "Nyamuk sama seperti kita.Mereka memiliki dua salinan dari masing-masing kromosom mereka, "Adelman menambahkan dalam sebuah wawancara Healthline. "Menambah gen Nix harus memaksa semua nyamuk berkembang sebagai jantan. "

Dengan menggunakan metode saat ini, setiap generasi nyamuk steril harus dipelihara di pabrik dan dilepas. Laki-laki secara fisik terpisah dari perempuan di pabrik.

Iklan

"Dengan metode gen 'geneness mengemudi', betina tidak perlu dipilah di pabrik, karena Anda memiliki semua laki-laki," kata Adelman. "Bila Anda menggunakan pendekatan di mana laki-laki Nix juga subur, karena setiap generasi Anda berada di belakang pabrik, Anda bisa mendapatkan banyak generasi untuk menghasilkan semua laki-laki di alam liar. "

Read More: Ilmuwan Temukan Penyuntingan Gen dengan CRISPR Sulit Ditahan»

IklanIklan

CRISPR adalah Bahan Akhir

Gen Nix dengan sendirinya, bagaimanapun, masih akan diteruskan ke setengah dari keturunan. Para ilmuwan perlu menggunakan CRISPR-Cas9 untuk memecahkan kromosom yang tidak memiliki Nix, katanya.

"Sel sangat bagus dalam memperbaiki kromosom yang rusak," kata Adelman. "Dan dalam kasus ini mereka akan menggunakan kromosom yang mengandung Nix sebagai panduan untuk memperbaiki yang rusak. Hasilnya adalah setiap kromosom sekarang akan mengandung Nix, bukan hanya satu. Dengan demikian, kebanyakan keturunan akan menjadi laki-laki di setiap generasi. "

" Menjadi jelas bagi kita bahwa Nix adalah kandidat kuat untuk menentukan faktor laki-laki karena hanya ditemukan pada laki-laki, "kata Tu. "Hal ini diungkapkan awal selama perkembangan sebelum seks ditentukan, dan urutannya menunjukkan fungsi potensial dalam mengatur pemain kunci dalam penentuan jenis kelamin. "Para ilmuwan menunjukkan bahwa Nix adalah faktor penentu jantan pertama dalam nyamuk dengan menunjukkan bahwa keduanya" dibutuhkan dan cukup "untuk memulai pengembangan nyamuk laki-laki, tambahnya.

Pada tahap selanjutnya, Adelman dan Tu akan menguji hipotesis mereka. Mereka percaya jika mereka mengintegrasikan satu atau beberapa gen penentuan karakter utama laki-laki (seperti Nix) ke dalam autosom (kromosom yang tidak terkait dengan jenis kelamin), cukup untuk mengurangi jumlah nyamuk betina baik dengan pemberian lethality perempuan atau mengubah betina menjadi pria subur atau steril.

Adelman mengatakan "masih banyak detail teknis yang harus dikerjakan" - termasuk mendapatkan dukungan lokal untuk pengujian teknologi lapangan - sebelum mereka dapat menerapkan penemuan mereka di lapangan.

Read More: Mengapa Beberapa Penyakit Bisa Diobati dan Orang Lain Tidak Bisa »

Bagaimana Nix Bekerja adalah Misteri

Saat ini, masih belum jelas bagaimana Nix mengendalikan determinasi seks pada nyamuk, Tu berkata, dan apakah Faktor m dilestarikan melintasi spesies yang menularkan berbagai penyakit.

Dia menambahkan bahwa efektivitas dan stabilitas jangka panjang sistem penggerak gen CRISPR berbasis pada nyamuk tetap tidak diketahui.

"Pendekatan baru ini mungkin lebih efisien daripada teknik serangga steril klasik untuk mencapai pengurangan populasi dan untuk mengendalikan penyakit, karena bias laki-laki dipertahankan selama beberapa generasi," kata Tu."Pendekatan ini pada akhirnya akan membatasi diri karena populasi lokal dapat mogok karena jumlah perempuan yang tidak mencukupi, yang dapat menghilangkan gen Nix yang direkayasa dari lingkungan. "

Pekerjaan mereka didukung oleh dua hibah eksplorasi dari National Institute of Allergy and Infectious Diseases di National Institutes of Health. Bulan ini mereka menerima dua hibah lagi dari agensi yang sama untuk melanjutkan penelitian mereka mengenai penentuan jenis kelamin dan aplikasi terkait di

Aedes aegypti

dan

Anopheles stephensi

(pembawa malaria di India, Asia Selatan dan Timur Tengah).

Sementara penelitian mereka dapat memiliki pengaruh luar biasa terhadap kesehatan global, para ilmuwan khawatir tentang etika pelepasan organisme hasil rekayasa genetika ke lingkungan.

"Kami menganggap serius masalah ini," kata Adelman. "Menerbitkan pandangan kita tentang teknologi sekarang, ketika masih ada beberapa tahun sebelum percobaan potensial, seharusnya membantu membawa semua argumen ke ranah publik dengan cukup waktu untuk berdiskusi. "