Iki šiol tai atrodė neįmanoma - pirmą kartą pavyko modifikuoti erkės genus: kaip CRISPR technologija padės kovoti su erkių platinamomis ligomis?

Matėme daug įdomios pažangos, padarytos genetiškai modifikuojant uodus, siekiant sulėtinti maliarijos plitimą, o dabar mokslininkai panaudojo technologiją, pirmą kartą pademonstruodami genų redagavimą erkėse – reikšmingą laimėjimą kovojant su Laimo liga.

Iki šiol buvo manoma, kad genų redagavimas erkėse yra neįmanomas ir dėl geros priežasties. Erkių embrionus labai sudėtinga pasiekti, nes kiaušinėlis, kuriame jie yra, turi tvirtą sluoksnį išorėje, aukštą slėgį viduje, taip pat yra padengtas vaškiniu sluoksniu, kurį motinos sukuria naudodamos vadinamąjį Gené organą.

„Nepaisant erkių gebėjimo įgyti ir perduoti daugybę patogenų, erkių tyrimai atsilieka nuo kitų nariuotakojų pernešėjų, tokių kaip uodai, daugiausia dėl iššūkių, susijusių su turimų genetinių ir molekulinių priemonių taikymu“, – sakė vyriausioji tyrimo autorė Monika Gulia-Nuss.

Gulia-Nuss ir jos tyrimų grupė, kurią sudaro Merilendo universiteto ir Penn State universiteto mokslininkai, mano, kad pagaliau nulaužė kodą. Pirmasis žingsnis proveržio technikoje apima Gené organo pašalinimą, kad būtų išvengta vaškinės dangos susidarymo. Tada kiaušinėliai buvo apdoroti cheminėmis medžiagomis benzalkonio chloridu ir natrio chloridu, kad būtų pašalintas kietas apsauginis sluoksnis ir sumažintas slėgis kiaušinėlių viduje.

„Mes galėjome kruopščiai išpjaustyti erkių pateles, kad chirurginiu būdu pašalintume organą, atsakingą už kiaušinėlių padengimą vašku, bet vis tiek leidome patelėms dėti gyvybingus kiaušinius“, – sako Gulia-Nuss.

„Šie kiaušinėliai be vaško leido erkių embrionams sušvirkšti medžiagas, reikalingas genomo modifikavimui. Kitas didelis iššūkis buvo suprasti erkių embriono vystymosi laiką. Tiek mažai žinoma apie erkių embriologiją, tad reikėjo nustatyti tikslų laiką, kada įvesti CRISPR-Cas9, kad būtų užtikrinta didžiausia galimybė sukelti genetinius pokyčius.“

Komanda sugebėjo sušvirkšti kiaušialąstes su CRISPR-Cas9 kompleksu, kuriame yra fermentų, supjaustančių DNR tam tikrose genomo vietose, kad būtų sėkmingai ištrinti du skirtingi genai, kurių embriono išgyvenamumas yra 10 procentų. Atskirai mokslininkai panaudojo kitą CRISPR-Cas9 formą, kad į apvaisintas erkių pateles sušvirkštų peptidą, tiekiant kompleksą į besivystančias kiaušides, kad būtų galima redaguoti palikuonių genomą. Ši anksčiau sukurta technologija, vadinama ReMOT Control, leido išgyventi visoms paveiktoms erkėms.

„Anksčiau nė viena laboratorija neįrodė, kad galima modifikuoti erkės genomą“, – sakė Nussas. „Kai kurie manė, kad tai per daug techniškai sunku atlikti. Tai pirmasis tyrimas, įrodantis, kad erkių genetinė transformacija įmanoma ne tik vienu, bet ir dviem skirtingais metodais.“

Pademonstravę šį metodą, mokslininkai dabar gali pradėti redaguoti erkės genomą, siekdami užkirsti kelią Laimo ligai, kuria kasmet užsikrečia apie 300 000 žmonių JAV, ir daugiau nei 20 kitų ligų, kurias perneša mažieji voragyviai. Paprastai tariant, šie eksperimentai apims genų keitimą, tikintis rasti pakeitimų, kurie turi įtakos patogenų vystymuisi ir galiausiai padaro erkes nekenksmingas žmonėms, panašiai kaip ir uodų atžvilgiu.

„Turėdami genomo redagavimo įrankius, galėsime atskleisti kai kurias erkių genomo paslaptis ir nustatyti, kaip šie unikalūs gyvūnai išgyvena aplinkoje, kaip jie sąveikauja su patogenais ir kaip galime užkirsti kelią erkėms platinti ligas“, – sakė Gulia-Nuss.

Tyrimas buvo paskelbtas žurnale „iScience“.