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Für mehr als Hälfte ein Jahrhundert, haben Wissenschaftler geträumt Nutzung eine seltsame Laune der Natur— “egoistischen Gene”, die Umgehung der normalen 50/50 Gesetze der Vererbung und erzwingen Ihren Weg in die Nachwuchs—Ingenieur gesamte Spezies. Vor ein paar Jahren, das Aufkommen des CRISPR-Cas9-gen editing-Technologie verwandelt diese Wissenschaft fiktive Konzept in eine schillernde möglichen Wirklichkeit, eine sogenannte gen-Laufwerk. Aber nach all dem hype und die Angst vor der Technologie Missbrauch, Wissenschaftler sind jetzt zu hinterfragen, ob gen-Laufwerken überhaupt funktioniert.
Gen-Fahrt ist eine molekulare Technik, die erzwingt, dass eine bearbeitete gene weitergegeben werden, zusammen in einem Organismus Nachkommen, übergeordneter Natur ist 50/50 erbschaft mix. Der erste Mensch-engineered-gen-Laufwerk wurde nur gezeigt, in Fruchtfliegen im Jahr 2015, aber die Wissenschaftler waren bald im Gespräch über die Verwendung von gen-Laufwerke zu vernichten invasive Schädlinge oder töten Scharen von Malaria-Mücken.
Aber bald nach, andere Forscher gezeigt, dass so eine Unfruchtbarkeit mutation in weibliche Mücken wurde erfolgreich an die Nachkommen weitergegeben über Generationen hinweg, sich Widerstand, so dass einige Mücken zu vermeiden, Erben die mutation. Ebenso wie Bakterien können Resistenzen gegen Antibiotika entwickeln, wilde Populationen entwickeln können, Widerstand zu Modifikationen, die gezielt zu zerstören. Gen-Laufwerk tot.
Nun, in einem neuen Papier Donnerstag in PLOS-Genetik, haben Wissenschaftler der Cornell Universität zeigen, dass zumindest bei Fruchtfliegen, viele Fliegen mehr, als erwartet schien zu besitzen, eine Natürliche genetische Resistenz gegen gen-Laufwerk. Das Papier bietet noch stärkere Beweise, dass Technik großen Populationen von wildlebenden Arten ist nicht so einfach wie Spleißen öffnen Sie ein Genom und einfügen einiger gene-drive-DNA.
In Neuseeland, der Regierung grübelt über gen-Laufwerke zu tilgen, invasive Schädlinge. Auf Nantucket und Martha ‘ s Vineyard, ein Wissenschaftler will es auszurotten, die Lyme-Borreliose. In Guam, die Sie Steuern möchten, Baum Schlangen. Aber nicht so schnell, Wissenschaftler sagen.
“Diese Resistenzen waren so hoch, dass ein gene drive wäre nicht in einer population ausbreiten,” Phillip Messer, ein co-Autor auf der Studie, sagte Gizmodo. “Unsere Heimat ist, dass der Widerstand eindeutig ein größeres problem als ursprünglich angenommen. Diese Technologie könnte noch funktionieren, aber es ist nicht so einfach, wie die ersten arbeiten vorgeschlagen.”
Die Cornell-Papier erschien, sowie eine Stellungnahme Stück mit einer überschrift, die vorgeschlagen, dass eine provokative Idee: Bis jetzt, das Gespräch über gen-Laufwerke gibt es in Wirklichkeit-frei-Blase.
“Dieser ‘Widerstand’ Ergebnis wäre leicht vereiteln praktisch jede beabsichtigte Anwendung eines gen-Laufwerks, und es stellt eine ernste Herausforderung, auf die viele gehofft-für Anwendungen dieser Technologie,” seine ” Autoren schrieb.
“Unsere Heimat ist, dass der Widerstand eindeutig ein größeres problem als ursprünglich angenommen. Diese Technologie könnte noch funktionieren, aber es ist nicht so einfach, wie die ersten arbeiten vorgeschlagen.”
Widerstand ist nicht die einzige Hürde zu setzen, gen-Laufwerke für die Praxis. Zum einen, so weit, synthetische gen-Laufwerke wurden nur gezeigt, um zu arbeiten, in der Insekten-und Hefe. Sicherheit ist ein großes Anliegen. Und auf der Grundlage der aufschrei solche Wissenschaft hat schon gesehen, von Umweltgruppen, es ist sicher zu sagen, es gibt eine ganze Reihe von regulatorischen und politischen Hindernisse, zu.
Aber Widerstand kann sehr wohl das größte problem, und dieses problem wurde heruntergespielt, bis vor kurzem.
“Die Menschen beginnen zu Graben, mehr in den Nuancen von diesem Zeug, und wir sind immer in der nitty gritty der was behandelt werden muss”, sagt Gabriel Zenter, Indiana University, Biologe, sagte Gizmodo.
In der neuen Forschung, die Wissenschaftler zum ersten mal gab eine Ahnung von den Mechanismen, die verantwortlich sein können für den Widerstand. Bestimmte Fliegen, obwohl Sie waren alle Mitglieder der gleichen Art, nur schien besser ausgestattet werden genetisch zu wehren gegen ein Laufwerk. Sie fanden auch, dass der Widerstand entwickelt, sowohl vor der Befruchtung in die Keimbahn, und innerhalb von ein embryo. Und Widerstand könnte auftauchen, innerhalb einer einzigen generation. Dies bedeutet, dass waren, die ein-gen-Laufwerk bereitgestellt, in das wild, es ist schwer zu sagen, wie effektiv es wirklich sein würde.
“Du weißt nicht, was lauert im Erbgut, die Einfluss auf die ein-gen-Laufwerk-positiv oder negativ”, sagte Zenter, wer war nicht im Zusammenhang mit der Studie. “Menschen nicht erwarten, Dinge wie den genetischen hintergrund Thema. Ich denke, wir sind Art von kommen, hin zu einem reiferen Verständnis der Hürden müssen überwunden zu werden.”
Zumindest ein paar Forschungsgruppen, die bereits arbeiten an einem Weg um diese Hürden zu überwinden. In einem anderen Papier in diesem Jahr, die Forscher vorgeschlagen, einen Weg für die Neugestaltung gen, Laufwerken, um zu arbeiten, um mögliche Immunität, hypothesizing, dass eine komplexere Architektur würde es schwierig machen für eine mutation auftreten, in einer kurzen Zeit. Statt nur einschließlich Anweisungen für die ein-gen-Laufwerk zu schneiden, ein Stück DNA in einem Ort, Ihre Architektur schneidet es in mehreren Orten, das heißt, es würde erfordern mehrere Mutationen überschreiben der Festplatte. Sie zeigten auch, dass die zweite Methode, die Geschirre eine Art’ survival-Programmierung, für die Bereiche des Genoms, die unerlässlich sind, um eine Art’ fitness-und welche sind weniger wahrscheinlich zu mutieren in den ersten Platz.
In einer pre-print-Papier, Messer-lab hat schon experimentiert mit dem ersten Szenario. “Es funktioniert, aber nicht so gut, wie wir gehofft hatten”, sagte er.
Am Ende, er sagte, eine Arbeitsgruppe gen-Laufwerk wird wahrscheinlich viel komplexer, als jeder sich vorstellt, die Einbeziehung der verschiedenen Strategien in der Architektur zu überschreiben Widerstand.
Charleston Edel, ein Harvard-Ph. D.-Kandidat Studium gen fährt, ist mehr als optimistisch. Nachdem alle, er Punkte aus, Mückenarten, die gezeigt haben, natürlich weniger wahrscheinlich, Resistenzen zu entwickeln als Fruchtfliegen. Nicht alle Arten könnten so trickreich manipulieren, und in einigen Fällen können Sie nicht ändern zu müssen, eine gesamte Bevölkerung zu bewirken die gewünschte Veränderung.
Und Kevin Esvelt, ein synthetischer Biologe am MIT, sagte der Experimente nur bestätigt, was Wissenschaftler schon lange bekannt.
“Diese elegante Experimente, die eindeutig zeigen, dass es keinen Grund gibt, zu bauen, ein gen-drive-system, das nur klebt einem einzigen Standort”, sagte er Gizmodo. “Ich bin mir nicht so sicher, ob es beträgt knallen eine “Blase” in das Feld, oder, dass dies eine neue Art der Realität.”
Im Bereich der synthetischen Biologie, hat es sich zu einem gut getragen Klischee, dass “das Leben findet einen Weg.” In das Ende, obwohl, es da etwas gibt. Engineering Art erfordern mehr als das umlegen eines einfachen genetischen Schalter.