Gli insetticidi sono stati utilizzati per secoli per contrastare i diffusi danni causati dai parassiti alle preziose colture alimentari. Alla fine, nel tempo, coleotteri, falene, mosche e altri insetti sviluppano mutazioni genetiche che rendono inefficaci le sostanze chimiche insetticide.
La crescente resistenza di questi mutanti costringe gli agricoltori e gli specialisti del controllo dei vettori a incrementare l’uso di composti velenosi a frequenze e concentrazioni crescenti, ponendo rischi per la salute umana e danni all’ambiente poiché la maggior parte degli insetticidi uccide sia insetti ecologicamente importanti che parassiti.
Per contribuire a contrastare questi problemi, i ricercatori hanno recentemente sviluppato potenti tecnologie che rimuovono geneticamente i geni varianti resistenti agli insetticidi e li sostituiscono con geni sensibili ai pesticidi. Queste tecnologie di gene-drive, basate sull’editing genetico CRISPR, hanno il potenziale per proteggere colture preziose e ridurre notevolmente la quantità di pesticidi chimici necessari per eliminare i parassiti.
Tuttavia, i sistemi gene-drive sono stati messi sotto esame con la preoccupazione che, una volta rilasciati in una popolazione, potrebbero diffondersi continuamente senza controllo.
I genetisti dell’Università della California a San Diego hanno ora sviluppato una soluzione a questo problema. Pubblicazione sulla rivista Comunicazioni sulla naturaAnkush Auradkar, studioso post-dottorato della Scuola di scienze biologiche, e il professor Ethan Bier hanno guidato la creazione di un nuovo sistema genetico che converte le forme resistenti agli insetticidi dei geni mutati degli insetti nella loro forma naturale e nativa. Il nuovo sistema è progettato per diffondere la versione originale del gene “wild type” utilizzando l’eredità distorta di specifiche varianti genetiche note come alleli, per poi scomparire, lasciando solo una popolazione di insetti con la versione corretta del gene.
“Abbiamo sviluppato un approccio biologico efficiente per invertire la resistenza agli insetticidi senza creare nessun altro disturbo all’ambiente”, ha affermato Bier, professore presso il Dipartimento di Biologia Cellulare e dello Sviluppo, a proposito della spinta allelica autoeliminante, o “e-Drive”. ” “L’e-Drive è programmato per agire temporaneamente e poi scomparire dalla popolazione.”
Come descritto nell’articolo, i ricercatori hanno creato una nuova “cassetta” genetica, un piccolo gruppo di elementi del DNA, e l’hanno inserita all’interno dei moscerini della frutta come tecnologia di prova che potrebbe essere applicata ad altri insetti. Hanno sviluppato l’e-Drive per colpire un gene noto come Canale degli ioni di sodio voltaggio-dipendentel, o vgscnecessario per il corretto funzionamento del sistema nervoso.
La cassetta e-Drive è progettata per diffondersi attraverso l’editing genetico CRISPR e presenta un RNA guida che si lega a una proteina del DNA Cas9 e effettua un taglio nel punto mirato vgsc sito genetico resistente agli insetticidi. Il gene viene quindi sostituito con una copia nativa del gene suscettibile agli insetticidi.
Secondo lo studio, quando gli insetti che trasportano la cassetta vengono introdotti in una popolazione bersaglio, si accoppiano in modo casuale e trasmettono la cassetta e-Drive alla loro prole. Per mantenere il controllo sulla diffusione dell’e-Drive, i ricercatori hanno imposto un controllo di idoneità a coloro che trasportavano la cassetta, a causa della vitalità limitata o della fertilità. La cassetta veniva inserita nel cromosoma X e riduceva il successo dell’accoppiamento dei maschi, con conseguente riduzione della prole. La frequenza della cassetta nella popolazione alla fine diminuisce attraverso ogni generazione fino a scomparire completamente dalla popolazione.
Negli esperimenti di laboratorio tutta la prole è stata convertita in geni nativi in 8-10 generazioni, che nelle mosche hanno richiesto circa sei mesi.
“Poiché gli insetti portatori della cassetta genetica sono penalizzati con un grave costo in termini di fitness, l’elemento viene rapidamente eliminato dalla popolazione, durando solo il tempo necessario per convertire il 100% delle forme resistenti agli insetticidi del gene bersaglio in quelle selvatiche. “, disse Auradkar.
I ricercatori notano che la natura autoeliminante dell’e-Drive significa che può essere introdotto e reintrodotto secondo necessità e quando vengono utilizzati diversi tipi di pesticidi. I ricercatori stanno ora sviluppando un sistema e-Drive simile nelle zanzare per aiutare a prevenire la diffusione della malaria.
Oltre ad Auradkar e Bier, i coautori del Comunicazioni sulla natura l’articolo includeva i loro stretti collaboratori Rodrigo Corder dell’Istituto di Scienze Biomediche, Università di San Paolo; e John Marshall dell’Innovative Genomics Institute, che hanno eseguito sofisticati modelli matematici che hanno rivelato importanti caratteristiche nascoste del sistema e-Drive, inclusa la sua capacità di selezionare in modo efficiente una classe di individui in cui il processo di guida non si è verificato.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
