Date: November 23, 2015 / Source: University of California, Irvine
Con un’innovativa tecnica di “gene editing”, gli scienziati dell’università della California hanno creato un ceppo di zanzare in grado di introdurre
rapidamente dei geni “malaria-blocking” in una popolazione di zanzare attraverso la sua progenie, eliminando definitivamente la capacità degli insetti di trasmettere la malattia agli esseri umani. Questo nuovo modello rappresenta un notevole progresso nel tentativo di stabilire una popolazione di zanzare antimalariche, che con un ulteriore sviluppo potrebbe contribuire a debellare una malattia che fa ammalare milioni di persone in tutto il mondo ogni anno.
Per creare questa razza, i ricercatori del Irvine e San Diego campus hanno inserito un elemento di DNA nella linea germinale della zanzara Anopheles stephensi che porta un gene in grado di prevenire la trasmissione della malaria ed è stato trasferito ad un sorprendente 99,5 per cento della prole. L’A. stephensi è il principale vettore della malaria in Asia.
Lo studio sottolinea la crescente utilità del metodo di CRISPR, un potente strumento di gene editing che consente l'accesso al nucleo della cellula per tagliare il DNA e sostituire geni mutati o inserirne di nuovi. I risultati vengono visualizzati nella prima edizione on line di Proceedings of the National Academy of Sciences.
"Questo apre la vera prospettiva che questa tecnica può essere adattata per eliminare la malaria", ha detto Anthony James, professore emerito di biologia molecolare e di biochimica e microbiologia e genetica molecolare a UCI.
Per quasi 20 anni, il laboratorio di James si è concentrata sull’ingegneria delle zanzare anti-malattia. I suoi modelli anti-dengue sono stati testati in studi in Messico, e nel 2012, hanno contribuito a dimostrare che gli anticorpi anti-parassiti prodotti dal sistema immunitario dei topi in seguito a infezione possono essere introdotti nel zanzare. Questa caratteristica, però, potrebbe essere ereditata solo dalla metà della progenie.
All'inizio di quest'anno, i biologi dell’UC di San Diego, Ethan Bier e Valentino Gantz, che lavorano con i moscerini della frutta, hanno annunciato lo sviluppo di un nuovo metodo per la generazione di mutazioni in entrambe le copie di un gene. Questa reazione mutagenica a catena prevede l’uso dell’enzima nucleasi Cas9 Crispr-associated e ha permesso la trasmissione di mutazioni attraverso la linea germinale con un tasso di eredità del 95 per cento.
I due gruppi hanno collaborato per fondere il metodo Bier e Gantz con quello delle zanzare di James.
Il gruppo Gantz ha realizzato il geni anti-malaria con l’enzima Cas9 (in grado di tagliare il DNA) e un RNA guida per creare una "cassette" genetica che, quando iniettato in un embrione di zanzara, ha come bersaglio un punto altamente specifico del DNA germinale per inserire il gene dell'anticorpo antimalaria.
Per assicurarsi che l'elemento che trasporta gli anticorpi anti-malaria ha raggiunto il sito di DNA desiderato, i ricercatori hanno legato al “cassette” una proteina che conferisce agli occhi della progenie una fluorescenza rossa. Quasi il 100 per cento della progenie - 99,5 per cento, per l'esattezza – ha manifestato questo tratto, tanto che James ha annunciato che è un risultato incredibile e che un tale sistema che può cambiare i tratti ereditari.
Egli ha aggiunto che ulteriori test saranno necessari per confermare l'efficacia degli anticorpi e che ciò potrebbe portare a studi sul campo. "Questo è un primo passo significativo", ha detto James, membro della National Academy of Sciences. "conosciamo il ruolo dei geni. Le zanzare che abbiamo creato non sono il marchio finale, ma sappiamo che questa tecnologia ci permette di creare in modo efficiente grandi popolazioni."
Bier, un professore di biologia alla UC di San Diego, ha anche osservato che "la capacità di questo sistema di trasportare grandi carichi genetiche dovrebbe avere vaste applicazioni al futuro uso dei relativi sistemi 'active genetic' Crispr-based"
La malaria è una delle principali problemi di salute del mondo. Più del 40 per cento della popolazione mondiale vive in zone in cui vi è un alto rischio di contrarre la malattia. Secondo i Centers for Disease Control & Prevention, si verificano ogni anno dai 300 milioni a 500 milioni di casi di malaria, e quasi 1 milione di persone muoiono di malattia ogni anno - in gran parte neonati, bambini e donne in gravidanza, la maggior parte dei quali vive in Africa.
Nijole Jasinskiene, Olga Tatarenkova, Aniko Fazekas and Vanessa Macias of UCI contributed to the study, which was supported by grants from the National Institutes of Health (AI070654, NS029870, AI29746 and AI116433) and the W.M. Keck Foundation and a gift from Drs. Sarah Sandell and Michael Marshall (to Bier).
Story Source:
The above post is reprinted from materials provided by University of California, Irvine. Note: Materials may be edited for content and length.
Journal Reference:
Valentino M. Gantz, Nijole Jasinskiene, Olga Tatarenkova, Aniko Fazekas, Vanessa M. Macias, Ethan Bier, Anthony A. James. Highly efficient Cas9-mediated gene drive for population modification of the malaria vector mosquitoAnopheles stephensi. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2015; 201521077 DOI:10.1073/pnas.1521077112
