W nowej opinii opublikowanej w Trendy w genetyce, genetyk ewolucyjny, Asher Cutter, zwraca uwagę na względy etyczne i naukowe związane z „spawaniem genetycznym”, czyli wykorzystaniem technologii CRISPR-Cas9 do zmiany ewolucyjnego przebiegu organizmów poprzez wstawienie łatwo rozprzestrzeniających się genów. Cutter podkreśla potrzebę zbadania potencjalnych długoterminowych konsekwencji spawania genetycznego dla naturalnych populacji obejmujących setki lub tysiące pokoleń przed wdrożeniem go w praktyce.

Dzięki technologii CRISPR-Cas9 ludzie mogą teraz szybko zmienić ewolucyjny przebieg zwierząt lub roślin poprzez wstawienie genów, które mogą łatwo rozprzestrzeniać się w całych populacjach. Genetyk ewolucyjny, Asher Cutter, proponuje, abyśmy nazwali to ewolucyjne wtrącanie się „spawaniem genetycznym”. W artykule opinii opublikowanym dzisiaj (28 marca) w czasopiśmie Trendy w genetyceargumentuje, że musimy naukowo i etycznie zbadać potencjalne konsekwencje łączenia genetycznego, zanim zastosujemy je w praktyce.

„Zdolność do spawania genetycznego pojawiła się dopiero w ciągu ostatnich kilku lat, a większość myśli o tym skupiała się na tym, co może się wydarzyć w najbliższej przyszłości” – mówi Cutter z University of Toronto. „Z etycznego punktu widzenia, zanim ludzie zastosują to do naturalnych populacji, musimy zacząć myśleć o długoterminowych konsekwencjach w skali czasu setek lub tysięcy pokoleń”.

W klasycznej genetyce mendlowskiej myślimy o genach, które mają 50:50 szans na przekazanie z rodzica na potomstwo, ale nie zawsze tak jest. W naturalnym zjawisku znanym jako „popęd genetyczny” niektóre geny są w stanie zniekształcić własną transmisję, dzięki czemu istnieje znacznie większe prawdopodobieństwo, że zostaną odziedziczone.

Jest to liczba wyjaśniająca, że ​​transmisja napędu genowego nie jest mendlowska. Źródło: Cutter, 2023

Spawanie genetyczne to wersja tego, w której pośredniczy człowiek: wprowadzanie genów, które mają nieuczciwą przewagę, jeśli chodzi o dziedziczność, do naturalnych populacji. Ponieważ te geny łatwo i szybko rozprzestrzeniają się w populacjach, skutkują znacznie szybszymi zmianami ewolucyjnymi niż zwykłe powolne plodowanie, które obserwujemy w wyniku doboru naturalnego i sztucznego. Ponadto, w przeciwieństwie do doboru naturalnego, popędy genetyczne i spawanie genetyczne mogą utrwalać geny, które niekoniecznie przynoszą korzyści organizmom, które je niosą, co czyni je atrakcyjną potencjalną metodą kontrolowania problematycznych / inwazyjnych / przenoszących choroby[{” attribute=””>species.

Genetic welding in this way has been proposed as a tool for controlling disease-bearing mosquito populations and invasive species. It could also be used to genetically engineer endangered species to be resistant to infectious pathogens that threaten them with extinction. “It raises the question of how much should humans intervene into processes that are normally beyond our control,” says Cutter. 

“If ethicists, medical practitioners, and politicians decide that it is acceptable in some cases to edit the germ line of humans, then that would open the possibility that genetic welding could be used as a tool in that regard,” says Cutter. “This would open a much bigger can of worms by virtue of the fact that genetic welding could change the entirety of a population or species, not just a few individuals that elected to have a procedure.”

Though it might be difficult to experimentally assess the long-term implications of genetic welding, Cutter says that thought experiments, mathematical theory, computer simulations, and conversations with bioethicists could all play important roles, as could experiments in organisms with short lifespans and rapid reproduction.

Reference: “Synthetic gene drives as an anthropogenic evolutionary force” by Asher D. Cutter, 28 March 2023, Trends in Genetics.
DOI: 10.1016/j.tig.2023.02.01

This research was supported by the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada.