Клещевые инфекции можно будет предотвращать с помощью генной инженерии

Группа американских ученых разработала метод модификации генома клещей. В будущем это поможет снизить распространение клещевых инфекций. Статья о работе, проделанной исследователями из Университета штата Пенсильвания, Невадского университета в Рено и Мэрилендского университета, опубликована в журнале iScience.

Клещи являются переносчиками многих инфекций. Только в США 300 тысяч людей ежегодно из-за них заражаются болезнью Лайма. Если эту ее не лечить, то поражаются суставы, сердце и нервная система. Однако в настоящее время нет вакцины от этой болезни, а существующие методы лечения недостаточно эффективны. Несмотря на угрозу, которую клещи представляют для человека и для животных, их биология на молекулярном уровне плохо изучена. В отличие от комаров и других насекомых, которые могут быть переносчиками инфекций, для клещей все еще не было разработано методов модификации генома.

Американские ученые впервые разработали методики модификации генома клещей с помощью системы CRISPR/Cas9. Эта система состоит из фермента Cas9, который разрезает ДНК в специфическом участке генома, после чего из места разреза могут быть удалены либо добавлены фрагменты ДНК. Также в состав системы входит гидовая РНК (гРНК), которая направляет Cas9 к нужному участку генома. Обычно ученые делают инъекцию этого комплекса из Cas9 и гРНК в эмбрион организма.

Однако в случае с клещами, в отличие от других насекомых, это до сих пор представлялось невозможным. Внутри яиц клещей высокое давление, а само яйцо имеет прочную внешнюю оболочку (хорион) и покрыто воском. Чтобы сделать инъекцию, ученые удалили у подопытных клещей орган, который отвечает за покрытие яиц воском. Затем яйца обработали химическими веществами (хлоридами бензалкония и натрия), чтобы удалить хорион и снизить давление внутри яиц. После этого в яйца успешно внедрили комплекс, необходимый для модификации ДНК. Таким образом ученым успешно удалось сделать делецию двух генов, т. е. удалить их.

Затем исследователи разработали менее трудоемкую методику, которую они назвали ReMOT Control. Аналогичный процесс уже был продемонстрирован на других насекомых: жуках, мухах, белокрылках и комарах. Ученые обнаружили небольшую пептидную молекулу, которая связывается с рецепторами на клетках яичников у большинства видов насекомых. Биологи сделали комплекс этого пептида с Cas9 и внедрили его в организм взрослых беременных самок клещей. Благодаря этому ученым удалось доставить Cas9 напрямую в развивающиеся яичники потомства, отредактировав таким образом геном будущего поколения клещей. Выживаемость эмбрионов клещей при этом составила около 10%, что соответствует результатам, полученным на других насекомых. Эффективность обоих методов была сравнима.

«Мы ожидаем, что разработанные нами инструменты помогут открыть новые перспективы в исследованиях, которые ускорят наше понимание молекулярной биологии клещей. Направленное нарушение структуры генов в клещах, которые являются переносчиками многих человеческих патогенов, – это мощный метод. Он также позволит изучить биологию взаимодействий клещ-патоген-конечный носитель инфекции. Благодаря этому могут быть разработаны и применены новые подходы к контролю клещевых инфекций», – подвела итог Моника Гулия-Нусс, соавтор исследования и молекулярный биолог из Невадского университета в Рено.
Источник: inscience.news