UNIVERSITY PARK, Pensylwania — Pluskwiaki całujące, czyli triatominy, są głównym wektorem choroby Chagasa, stanowiącej poważny problem zdrowia publicznego w Ameryce Środkowej i Południowej, a nawet w południowych Stanach Zjednoczonych. Jednakże dostępnych jest niewiele dobrych opcji leczenia, co oznacza, że ​​aby powstrzymać rozprzestrzenianie się potencjalnie zagrażającej życiu choroby, niezbędna jest kontrola organizmów przenoszących pasożyta.

Nowe badania przeprowadzone przez międzynarodowy zespół, w tym badacza z Penn State, wykazują — po raz pierwszy — zastosowanie edycji genów CRISPR-Cas9 w całowaniu owadów i otwierają drzwi do badań nad stosowanymi strategiami zwalczania choroby Chagasa. Wyniki ich badań ukazały się w kwietniowym drukowanym numerze czasopisma The CRISPR Journal.

„Ludzie od dawna próbowali zastosować CRISPR i inżynierię genetyczną w przypadku triatominowych robaków, ale nikomu nie udało się tego zrobić, ponieważ tradycyjne metody są bardzo trudne w przypadku tych robaków” – powiedział Jason Rasgon, Dorothy Foehr Huck i J. Lloyd Huck Kierownik Katedry Epidemiologii i Biotechnologii Chorób oraz współautor badania. „Od sześciu lat opracowujemy narzędzia umożliwiające genetyczną modyfikację trudnych organizmów. Tutaj pokazaliśmy, że można genetycznie zmodyfikować tego owada wektora. Nasza technologia może sprawić, że edycja genów będzie wydajniejsza, łatwiejsza i tańsza u szerokiej gamy zwierząt”.

Jeśli chodzi o edycję genów, badacze zazwyczaj wykonują tak zwane mikroiniekcje embrionalne, wstrzykując materiał do edycji genów CRISPR bezpośrednio do zarodków. Technika ta wymaga jednak drogiego sprzętu i może być nieefektywna bez gwarancji, że inżynieria genetyczna zadziała. Technika ta jest również trudna w przypadku całowania owadów, ponieważ ich jaja są zbyt trudne do przekłucia.

„Zamiast tego opracowaliśmy technologię — transdukcję ładunku za pośrednictwem receptorów w jajnikach lub «ReMOT Control» – w której można wstrzykiwać materiały bezpośrednio do układu krążenia matki i kierować go do rozwijających się komórek jajowych” – powiedziała Rasgon. „To odpowiednik wstrzyknięcia jej do organizmu każdego jajka w tym samym czasie”.

Celem zespołu było przeprowadzenie weryfikacji koncepcji technologii ReMOT Control w przypadku robaków triatomowych. Celowali w geny związane z kolorem oczu i naskórka, czyli kolorem zewnętrznego pokrycia. Po wstrzyknięciu samicy całującego robaka zespół zbadał potomstwo, aby sprawdzić, czy zmienił się kolor oczu lub skórek. Widoczne zmiany wskazywały, że zmiany genetyczne powiodły się i docelowe geny zostały usunięte.

Całujące się robaki są także modelowym systemem do badania fizjologii owadów. Opracowanie tego nowego protokołu umożliwi naukowcom zbadanie podstawowych zagadnień biologicznych dotyczących owadów i przenoszenia chorób – twierdzą naukowcy.

„Ma to ważne implikacje dla badań podstawowych, ale wprowadza także triatominy i chorobę Chagasa do rozmów na temat technologii genetycznych kontroli patogenów przenoszonych przez wektory” – powiedział Rasgon. „Jesteśmy o krok od posiadania dostępnej technologii i narzędzi, aby móc tego dokonać”.

Inni autorzy artykułu to: Helena Araujo, Leonardo Lima, Mateus Berni, Jamile Mota, Daniel Bressan, Alison Julio i Robson Cavalcante z Instytutu Nauk Biomedycznych Uniwersytetu Federalnego w Rio de Janeiro; Vanessa Macias z Wydziału Nauk Biologicznych Uniwersytetu Północnego Teksasu; oraz Ethan Bier i Zhiqian Li z Wydziału Biologii Komórki i Rozwoju Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego.

Program EDGE amerykańskiej Narodowej Fundacji Nauki wspierał tę pracę.