استراتژی ژنتیکی مقاومت حشره کش را معکوس می کند —

اما در دهه های اخیر بسیاری از حشرات از نظر ژنتیکی سازگار شده اند تا نسبت به قدرت حشره کش ها حساسیت کمتری داشته باشند. در آفریقا، جایی که شبکه‌های بستر درمان شده با حشره‌کش طولانی‌مدت و سمپاشی در داخل خانه سلاح‌های اصلی در مبارزه با مالاریا هستند، بسیاری از گونه‌های پشه‌ها در سراسر این قاره مقاومت به حشره‌کشی را توسعه داده‌اند که کارایی این مداخلات کلیدی را کاهش می‌دهد. انتظار می رود در مناطق خاصی تغییرات آب و هوایی این مشکلات را تشدید کند.

زیست شناسان دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو اکنون روشی را توسعه داده اند که مقاومت حشره کش ها را با استفاده از فناوری CRISPR/Cas9 معکوس می کند. همانطور که در ارتباطات طبیعتمحققین Bhagyashree Kaduskar، Raja Kushwah و پروفسور Ethan Bier با موسسه ژنتیک و جامعه تاتا (TIGS) و همکارانشان از ابزار ویرایش ژنتیکی برای جایگزینی ژن مقاوم به حشره کش در مگس میوه با فرم معمولی حساس به حشره کش استفاده کردند. که می تواند به میزان قابل توجهی میزان حشره کش های مورد استفاده را کاهش دهد.

بیر، پروفسور زیست شناسی سلولی و تکاملی در بخش علوم زیستی دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو و کارشناس ارشد، گفت: «این فناوری همچنین می تواند برای افزایش نسبت یک گونه ژنتیکی طبیعی در پشه ها استفاده شود که آنها را در برابر انتقال یا انگل های مالاریا مقاوم می کند». نویسنده مقاله

محققان از یک نوع تغییر یافته محرک ژنی استفاده کردند، فناوری که از CRISPR/Cas9 برای برش ژنوم در مکان‌های هدف استفاده می‌کند تا ژن‌های خاص را در سراسر جمعیت پخش کند. همانطور که یکی از والدین عناصر ژنتیکی را به فرزندان خود منتقل می کند، پروتئین Cas9 کروموزوم را از والدین دیگر در محل مربوطه قطع می کند و اطلاعات ژنتیکی در آن مکان کپی می شود تا همه فرزندان این صفت ژنتیکی را به ارث ببرند. محرک ژنی جدید شامل افزونه‌ای است که بیر و همکارانش قبلاً آن را مهندسی کرده بودند تا با بریدن یک نوع ژنتیکی نامطلوب (مثلاً مقاوم در برابر حشره‌کش) و جایگزین کردن آن، به ارث بردن گونه‌های ژنتیکی ساده (همچنین به عنوان آلل‌ها) تعصب داشته باشد. آن را با نوع ترجیحی (به عنوان مثال، حساس به حشره کش).

در مطالعه جدید، محققان از این استراتژی “حرکه آللی” برای بازگرداندن حساسیت ژنتیکی به حشره کش ها، مشابه حشرات در طبیعت قبل از ایجاد مقاومت در آنها استفاده کردند. آنها بر روی پروتئین حشره ای به نام کانال سدیم با ولتاژ (VGSC) تمرکز کردند که هدفی برای دسته ای از حشره کش ها است. مقاومت در برابر این حشره کش ها که اغلب به آن مقاومت در برابر ضربه یاkdr“نتیجه جهش در vgsc ژنی که دیگر اجازه نمی دهد حشره کش به هدف پروتئین VGSC خود متصل شود. نویسندگان یک مقاوم را جایگزین کردند kdr جهش با همتای طبیعی طبیعی خود که به حشره کش ها حساس است.

شروع با جمعیتی متشکل از 83٪ kdr آلل‌های (مقاوم) و 17 درصد آلل‌های معمولی (مقاوم به حشره‌کش)، سیستم محرک آللی این نسبت را در 10 نسل به 13 درصد مقاوم و 87 درصد نوع وحشی معکوس کرد. بیر همچنین خاطرنشان می‌کند که سازگاری‌هایی که باعث مقاومت در برابر حشره‌کش‌ها می‌شوند، هزینه‌های تکاملی دارند و باعث می‌شوند آن حشرات در مفهوم داروینی کمتر مناسب باشند. او می‌گوید بنابراین جفت کردن محرک ژن با مزیت انتخابی نوع ژنتیکی متناسب‌تر منجر به یک سیستم بسیار کارآمد و همکاری می‌شود.

سیستم های محرک آللی مشابهی را می توان در سایر حشرات از جمله پشه ها ایجاد کرد. این اثبات اصل روش جدیدی را به جعبه ابزارهای کنترل آفات و ناقل اضافه می کند زیرا می توان از آن در ترکیب با سایر استراتژی ها برای بهبود اقدامات مبتنی بر حشره کش یا کاهش انگل برای کاهش شیوع مالاریا استفاده کرد.

بیر گفت: «از طریق این استراتژی‌های جایگزینی آللی، باید بتوان به همان میزان کنترل آفات با کاربرد بسیار کمتر حشره‌کش‌ها دست یافت. همچنین باید امکان طراحی نسخه های خود حذف شونده درایوهای آللی وجود داشته باشد که طوری برنامه ریزی شده اند که فقط به صورت موقت در یک جمعیت عمل کنند تا بسامد نسبی یک آلل مورد نظر را افزایش داده و سپس ناپدید شوند. چنین درایوهای آللی با عمل محلی می توانند در صورت لزوم مجدداً برای افزایش استفاده شوند. فراوانی یک صفت ترجیحی طبیعی که نقطه پایانی آن عدم باقی ماندن GMO در محیط است.”

کریگ مونتل (UC Santa Barbara)، یکی از نویسندگان این مطالعه پیشنهاد کرد: “یک امکان هیجان انگیز استفاده از درایوهای آللی برای معرفی نسخه های جدید VGSC است که حتی نسبت به VGSC های نوع وحشی به حشره کش ها حساس تر هستند.” این امر می تواند به طور بالقوه اجازه دهد تا سطوح پایین تری از حشره کش ها به محیط زیست برای کنترل آفات و ناقلان بیماری وارد شوند.

نویسندگان این مطالعه عبارتند از: Bhagyashree Kaduskar (UC San Diego and Tata Institute for Genetics and Society)، Raja Babu Singh Kushwah (UC San Diego and Tata Institute for Genetics and Society)، Ankush Auradkar (UC San Diego)، Annabel Guichard (UC San) موسسه دیگو و تاتا برای ژنتیک و جامعه)، منگلین لی (UC سانتا باربارا)، جرد بنت (UC Berkeley)، آلیسون هنریکه فریرا جولیو، جان مارشال (UC Berkeley)، کریگ مونتل (UC Santa Barbara) و Ethan Bier (UC San موسسه ژنتیک و جامعه دیگو و تاتا).

منبع داستان:

مواد ارائه شده توسط دانشگاه کالیفرنیا – سن دیگو. نوشته اصلی توسط ماریو آگیلرا. توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.