Ny måde at forhindre gensplejsede og uændrede organismer i at producere afkom

En væsentlig hindring for at anvende genteknologi til gavn for mennesker og miljø er risikoen for, at organismer, hvis gener er blevet ændret, kan få afkom med deres naturlige modstykker, frigivelse af de nye gener i naturen. Nu, forskere fra University of Minnesota's BioTechnology Institute har udviklet en lovende måde at forhindre sådan krydsning. Tilgangen, kaldet "syntetisk inkompatibilitet, "gør effektivt konstruerede organismer til en separat art, der ikke er i stand til at producere levedygtige afkom med deres vilde eller domesticerede slægtninge.

Syntetisk inkompatibilitet har anvendelser til at kontrollere eller udrydde invasive arter, afgrødeskadedyr og sygdomsbærende insekter samt forhindre ændrede gener i at flygte fra genmodificerede afgrøder til andre plantepopulationer. Resultaterne blev offentliggjort online i dag i tidsskriftet Naturkommunikation .

Teknologien bruger en ny klasse af molekylære værktøjer kaldet "programmerbare transkriptionsfaktorer", der gør det muligt at kontrollere, hvilke gener der er tændt og hvilke gener der er slukket i en organisme. Hvis en konstrueret organisme parrer sig med en vild modpart, transkriptionsfaktorerne gør afkommet ude af stand til at overleve ved at aktivere gener, der får deres celler til at dø.

"Denne tilgang er særlig værdifuld, fordi vi ikke introducerer nogen giftige gener, " sagde Maciej Maselko, en postdoktor fra Smanskis laboratorium, der udførte arbejdet. "Den genetiske inkompatibilitet skyldes, at gener, der allerede er i organismen, tændes på det forkerte sted eller tidspunkt."

Forskningen blev udført i ølgær, men det kan potentielt anvendes i insekter, akvatiske organismer og planter ved hjælp af en ny genredigeringsteknik kendt som CRISPR-Cas9. "Andre metoder til at kontrollere genflow, for eksempel at forstyrre pollen eller bruge et kemikalie til at kontrollere reproduktion i afgrøder, er meget artsspecifikke og ændrer, hvordan afgrøderne formeres. Vores tilgang forventes at virke i stort set enhver seksuelt reproducerende organisme uden at ændre, hvordan de normalt dyrkes, sagde Michael Smanski, en adjunkt, der ledede undersøgelsen.

Syntetisk uforenelighed kan gøre det muligt at bruge afgrøder til at producere medicin såvel som mad, foder og brændstof. Det vækker også håb om at bruge genteknologi til at kontrollere populationer af invasive arter eller skadedyr såsom asiatisk karper i Nordamerika og sygdomsbærende myg over hele verden.

Det næste skridt, Smanski sagde, er at demonstrere, at tilgangen kan fungere i andre organismer end gær "Vi arbejder på at flytte ind i modelfisk, insekter, nematoder og planter, " han sagde.

University of Minnesota College of Biological Sciences søger at forbedre menneskelig velfærd og globale forhold ved at fremme viden om livets mekanismer og forberede eleverne på at skabe morgendagens biologi.

Videotekst:Live-celle billeddannelsesvideoer, der viser resultaterne af parringseksperimenter i gær. Afkom fra vildtype gær (venstre) vokser og deler sig for at danne en mikrokoloni. Hybrid afkom mellem vildtype og en 'syntetisk inkompatibilitet'-stamme (til højre) er ikke levedygtige.