Garder le génie génétique localisé


Keeping genetic engineering localized:

Les chercheurs mettent au point un système d’entraînement des gènes dit «en guirlande» qui permet de contrôler le génie génétique de certaines populations.

Les outils de génie génétique qui propagent les gènes au sein d’une espèce cible ont le potentiel de contrôler humainement les nuisibles et d’éradiquer les maladies parasitaires telles que le paludisme.

Les outils, connus sous le nom de lecteurs génétiques, garantissent que les organismes modifiés transmettent les variants génétiques souhaités à leur progéniture. Ces variantes pourraient par exemple garantir que les organismes ne produisent que des progénitures mâles ou des femelles stériles.

De cette manière, des clés génétiques pourraient être utilisées pour exterminer des insectes tels que les moustiques porteurs d’agents pathogènes, susceptibles de propager le paludisme, la dengue et le virus Zika. Les lecteurs de gènes pourraient également être utilisés pour lutter contre des espèces envahissantes telles que les rongeurs pouvant menacer la survie des animaux indigènes.

Cependant, les versions précédemment décrites de lecteurs de gènes basés sur le système d’édition du génome CRISPR ont le potentiel de se propager beaucoup plus largement que leur population locale prévue – pour affecter une espèce entière. Les effets pourraient également s’étendre au-delà des frontières internationales, entraînant potentiellement des différends entre pays où aucun accord préalable n’avait été conclu.

Ces types de problèmes pourraient retarder considérablement, voire empêcher complètement, la sécurité des tests et l’introduction de la technologie.

À présent, dans un article publié aujourd’hui dans les  Actes de la National Academy of Sciences , des chercheurs du MIT et de l’Université de Harvard décrivent un système de contrôle des gènes avec des contrôles intégrés.

L’entraînement basé sur CRISPR consiste en une série d’éléments génétiques disposés en chaîne, selon Kevin Esvelt, professeur adjoint en arts et sciences des médias et chef du groupe de recherche Sculpting Evolution au MIT Media Lab, qui a dirigé la recherche.

Un lien au sein du système de commande en marguerite code le système d’édition de gène CRISPR lui-même, tandis que chacun des autres liens code pour les séquences d’ARN guide. Ces séquences de guidage indiquent au système CRISPR de couper et de copier le prochain maillon de la chaîne, explique Esvelt.

L’ajout de liens supplémentaires permet au système de marguerite de se propager pour des générations supplémentaires au sein de la population.

«Imaginez que vous avez une chaîne de pâquerettes et que, à chaque génération, vous enlevez celle qui se trouve à la fin. Esvelt explique que lorsque vous êtes à court de matériel, la connexion en guirlande s’arrête.

De cette manière, un petit nombre d’organismes modifiés par génie génétique pourraient être relâchés dans la nature pour propager la pousse en marguerite au sein de la population locale, puis s’arrêter lorsqu’ils ont été programmés.

«Nous programmons l’organisme pour qu’il édite le génome CRISPR lui-même, au sein de ses cellules reproductrices, à chaque génération», explique Esvelt.

Esvelt a développé le système en collaboration avec George Church, professeur de génétique à la Harvard Medical School, professeur invité au Media Lab et membre associé principal du Broad Institute of MIT et de Harvard. Les co-premiers auteurs, Charleston Noble et John Min, tous deux diplômés de la Harvard Medical School, ont dirigé les expériences de modélisation et de biologie moléculaire conçues pour assurer la stabilité du système, respectivement.

«Si nous voulons que le monde profite des nouvelles technologies induisant des gènes, nous devons être très confiants de pouvoir l’inverser et le contenir, à la fois théoriquement et au moyen de tests contrôlés», a déclaré Church.

“De nombreuses applications des entraînements géniques impliquent des îles et d’autres isolements géographiques, du moins pour les tests initiaux, y compris les espèces invasives et la maladie de Lyme”, a-t-il noté. «Il serait bon que ces administrations locales très motivées puissent effectuer des tests qui ne touchent pas automatiquement les îles ou les métropoles adjacentes. Les disques en guirlande offrent cela. “

La recherche suggère que pour 100 homologues sauvages, la libération d’un seul organisme modifié doté d’un système de contrôle en chaîne à trois chaînons, une fois par génération, devrait suffire à modifier la population entière en deux générations environ, à peu près un an dans un environnement rapide. insecte reproducteur. Cela se compare aux systèmes existants qui doivent libérer au moins autant d’organismes que ceux qui existent déjà dans une population locale, et parfois 10 à 100 fois plus.

Le processus pourrait prendre plusieurs années chez des espèces qui se reproduisent plus lentement, telles que les souris, mais serait plus humain que l’utilisation actuelle de rodenticides, qui peut également nuire aux humains et aux espèces prédatrices, explique Esvelt.

En 2014, Esvelt et ses collègues ont d’abord suggéré que CRISPR-Cas9 pourrait être utilisé dans des systèmes de contrôle des gènes, et il s’est senti moralement responsable de développer une alternative aux systèmes auto-propagateurs, dit-il. «Idéalement, la localisation permettra à chaque communauté de prendre des décisions concernant son propre environnement, sans imposer ces décisions aux autres.

Selon le professeur Luke Alphey, responsable de la génétique des arthropodes à l’Institut Pirbright du Royaume-Uni, les systèmes de transmission auto-propagateurs peuvent se propager rapidement au sein des populations cibles. Cependant, de tels systèmes d’entraînement sont également susceptibles de s’étendre à toutes les populations connectées de l’espèce cible – ce qui est souhaitable si vous souhaitez modifier l’ensemble de l’espèce, indésirable si vous ne le faites pas, dit-il.

«Les campagnes de marguerites offrent potentiellement le moyen de tirer le meilleur parti de ce type de gènes, tout en limitant la propagation et en limitant la persistance de ces gènes, même au sein de la population cible», explique Alphey. «C’est probablement très souhaitable lorsque l’on veut toucher une population mais pas une autre de la même espèce, peut-être une population de ravageurs envahissante, mais pas des populations de la même espèce dans son aire de répartition naturelle.»

Alphey n’était pas impliqué dans les recherches initiales sur le daisy drive, mais collabore maintenant avec Esvelt, notamment sur les travaux relatifs à l’utilisation du daisy drive chez les moustiques.

Esvelt et le groupe Sculpting Evolution commencent également à explorer l’utilisation possible de cette technologie pour immuniser de manière héréditaire les souris à pattes blanches, le principal réservoir de la bactérie responsable de la maladie de Lyme en Amérique du Nord. Ils sont également en train de mettre en place une collaboration de recherche pour explorer l’utilisation de la marguerite en  Cochliomyia , également connue sous le nom de ver à vis du Nouveau Monde, une mouche parasite qui produit des larves qui dévorent les tissus vivants d’animaux à sang chaud et causent des souffrances considérables.

En outre, les chercheurs étudient également cette technologie pour une utilisation chez les vers nématodes, créatures microscopiques qui se reproduisent tous les trois jours. Cela leur permettra de mener des études évolutives en laboratoire sur les organismes modifiés par le processus de marguerite, dans le but de s’assurer que les systèmes ne peuvent pas se propager de manière autonome.

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