Name: החלפת אוכלוסייה אסטרטגיות אוכלוסיות וקטור שליטה ושימוש Wolbachia pipientis עבור כונן גנטי (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2007-07-04T00:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 21 s
Description: חקור מערכות כונן גנטי לבקרת אוכלוסיות יתושים באמצעות Wolbachia pipientis. שיטה זו מאפשרת להפיץ גנים מועילים באוכלוסיות וקטור ולשפר את המאבק במלריה ובמחלות מועברות על ידי יתושים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

למחברים אין ניגודי אינטרסים להצהיר עליהם.

החלפת אוכלוסייה אסטרטגיות אוכלוסיות וקטור שליטה ושימוש wolbachia pipientis עבור כונן גנטי

Population Replacement Strategies for Controlling Vector Populations and the Use of Wolbachia pipientis for Genetic Drive

בסרטון הזה, ג&#39;ייסון Rasgon דן החלפת אוכלוסייה אסטרטגיות לשליטה במחלות וקטור נישאים כגון מלריה דנגה. &quot;החלפת אוכלוסייה&quot; הוא החלפת אוכלוסיות וקטור בר (כי הם המוסמכת להעביר פתוגנים) עם אלה שאינם המוסמכת להעביר פתוגנים. ישנן אסטרטגיות תיאורטי מספר להשיג את זה. אחת היא לנצל את אימהי, ירש חיידקים סימביוטיים Wolbachia pipientis. Wolbachia הוא טפיל הרבייה הרווחת כי מתפשט בצורה אנוכית על היקף כושר המארח שלה. ג&#39;ייסון Rasgon דן, בפירוט רב, את הביולוגיה הבסיסית של לסימביונט זה חיידקים דרכים שונות כדי להשתמש בו עבור שליטה על וקטור נישאים למחלות.

בראיון זה, ג&#39;ייסון Rasgon מסביר את הרעיון של כונן גנטיים המאפיינים של מערכת הגן יעיל הכונן. השימוש החיידק endosymbiotic, Wolbachia pipientis, כאמצעי להפצת הגנים דרך אוכלוסיות היתושים, ההשערה היא.

החלפת אוכלוסייה אסטרטגיות אוכלוסיות וקטור שליטה ושימוש Wolbachia pipientis עבור כונן גנטי

בסרטון זה, ג'ייסון רסגון (Jason Rasgon) דן באסטרטגיות להחלפת אוכלוסיות לצורך בקרה של מחלות המועברות על ידי וקטורים, כגון מלריה ודנגי. "אוכלוסייה...

שמי ד"ר ג'ייסון רסקון. אני מרצה בכיר בבית הספר לבריאות הציבור בלומברג של ג'וןס הופקינס, במחלקה למיקרוביולוגיה מולקולרית ואימונולוגיה, וכן במכון למחקר מלריה של ג'וןס הופקינס. תחומי העניין שלי רחבים ועוסקים בקשר שבין הגנטיקה של אוכלוסיות הווקטורים לבין האפידמיולוגיה של פתוגנים המועברים על ידי ווקטורים.מלריה היא המחלה המועברת על ידי וקטורים החשובה ביותר בעולם כיום. היא גורמת למספר עצום של מקרי מוות; הנתונים משתנים, אך היא גובה את חייהם של בין מיליון ל-3 מיליון בני אדם בשנה.רובם הם ילדים מתחת לגיל חמש באפריקה. לכן זו בעיה עצומה. וזה לא רק במונחים של תמותה, אלא זהו גם נטל כבד במונחים של תחלואה ובריאות הציבור, וכן נטל על הכלכלה של האזורים הללו שבהם המחלה פועלת; זוהי באמת בעיה.אתם יודעים, בדרום אמריקה, באפריקה ובאסיה, זוהי מעין בעיה עולמית והיא שבה היא מופיעה מחדש. לכן, מערכת כונן גנטי (Gene drive) היא זו שהופכת את האסטרטגיות הללו, תיאורטית, לאפשריות מבחינה כלכלית. הרעיון הוא שניתן למעשה להשמיד את האוכלוסייה באמצעות מספר קטן מאוד של חרקים שעברו שינוי גנטי.והמנגנון, מנגנון הכוננה הגנטית (gene drive), יפיץ את התכונה הזו באוכלוסייה לתדירות גבוהה. הדרך לחשוב על כך היא שבמצב רגיל, נניח שיצרתם חרק טרנסגני שיש לו עותק אחד של הגן, מכיוון שחרקים אלו הם בדרך כלל דיפלואידיים. יש להם שני עותקים של כל כרומוזום.ואם הם יפגשו פרט מסוג בר (wild type) על בסיס מקרי בלבד, ניתן לצפות ש-50% מהצאצאים שלהם יחזיקו בתכונה זו. ולאחר מכן, 50% מהצאצאים הללו יחזיקו בה. כך היא פשוט תדלל עם הזמן.מנגנון של כונן גנים (gene drive) קובע כי באמצעות מגוון של מנגנונים או אסטרטגיות שונות, למעלה מ-50% מהצאצאים יישאו את התכונה. לפיכך, תדירותה תעלה בפועל עם הזמן, במקום להידלל או להישאר באותה תדירות. ראשית, אנו זקוקים למערכת כונן גנים.בפועל, אין כיום מערכת דחף גנים (gene drive) חיונית שקיימת מחוץ למעבדה. ישנן מספר מערכות שיכולות לעבוד בתנאים מסוימים בסביבות מעבדה מבוקרות מאוד, אך אין לנו עדיין דבר שנמצא בשלב שבו נוכל להטמיע אותו בפועל באוכלוסיות שדה טבעיות. כעת נבחנים מגוון של מנגנוני דחף גנים שונים.לכולן יש יתרונות, לכולן יש חסרונות, ולכן נראה שאין אחת שהיא עליונה מטבעה על פני אחרות. כך, Akia Pipi היא חיידק המועבר במורשת אימהית חובה. היא קשורה באופן הדוק ל-Rickettsia, והיא מועברת באופן בלעדי, לפחות לאורך זמן אקולוגי, מהאם לצאצאיה.אם כן, האם נגועה והיא ממליטה צאצאים נגועים, בעוד שהזכר אינו נגוע, וזאת באמצעות מגוון מנגנונים שונים בטבע. זהו ככל הנראה החיידק האנדו-סימביוטי הנפוץ ביותר על פני כדור הארץ. ההערכה היא שהוא קיים בעד 75% מכלל החרקים הידועים.והיא מניפולטיבית ביחס לרבייה של המאכסן באופן שנועד למקסם את ההעברה שלה לדור הבא. מכיוון שזכרים הם מאכסנים ללא מוצא עבור חיידק זה, היא פועלת כדי למקסם את מספר הנקבות המודבקות. כך, במערכות מסוימות, היא תהפוך זכרים גנטיים לנקבות פונקציונליות, או תהפוך נקבות לגנטיות כך שהן כלל לא יצטרכו להזדווג.הן יכולות פשוט להוליד צאצאים נקביים נגועים, אשר בתורם יולידו צאצאים נקביים נגועים. ויתורים. Akia גורמת לתופעה הנקראת אי-תאימות ציטופלזמית.וכאן נכנסים לתמונה הזכרים, מכיוון שהם מהווים עבור החיידק מאוכלים ללא מוצא (dead end hosts), הם משמשים כסוסי טרויה להורדת הכשירות של נקבות שאינן נגועות באוכלוסייה. כך, אם זכר נגוע מזדווג עם נקבה שאינה נגועה, הוא מעקר אותה. מנגד, נקבות נגועות אינן נפגעות, בין אם הן מזדווגות עם זכר נגוע ובין אם עם זכר שאינו נגוע.לפיכך, לנקבות נגועות יש יותר צאצאים מכיוון שכל ההזיווגים שלהן אינם עקריים. צאצאים אלה נגועים בעצמם, וגם הם מולידים יותר צאצאים. כך יכול החיידק הזה להתפשט במהירות באוכלוסיות ולהגיע לשכיחות גבוהה.אם כן, הרעיון הוא להשתמש ביכולת זו של ה-akia להתפשט בתוך אוכלוסיות כדרך להחדרת גנים רצויים לאותן אוכלוסיות. כך, ככל שה-akia מתפשט, הגן הרצוי שלכם, נניח גן לעמידות למלריה, יתפשט באמצעות "הסעה גנטית" (genetic hitchhiking). ה-akia נפוץ מאוד בקרב חרקים.אם בוחנים יתושים בכלל הסוגים של היתושים, כמעט כל סוג מזוהם. לא כל מין בתוך סוג מסוים מזוהם, אך ישנם מינים בתוך כל סוג למעט חריגים. אין זיהומים טבעיים ידועים של חריגים.כלומר לא anis gambier, ולא שום אנומליה. וזהו למעשה תחום עניין מרכזי עבור קבוצת המחקר שלי. אנחנו מנסים להדביק Anis והצלחנו, לפחות להראות, ש-wbaa יכול להדביק תאי anis gambier.אם כן, בתרבית תאים. ואנחנו מנסים להעביר ממערכת תרבית תאים in vitro זו למערכת יתושים in vivo, אך איש עדיין לא ביצע זאת בפועל. לכן, הדבר הוא פשוט יחסית.יש לכם כלוב של יתושים שאינם נושאי הגן שלכם, ויש לכם זן מסוים של יתושים שכן נושא אותו, נניח שהוא מקושר ל-Akia או למנגנון אחר של כניעה גנטית (gene drive). אתם למעשה זורעים באוכלוסיית הכלוב הנאיבית שלכם יתושים מהאוכלוסייה הניסויית, בתדירויות שונות, ומגדלים אותם. אתם דוגמים באופן אקראי בכל דור, וממשיכים כך דור אחרי דור כדי לבחון כיצד התדירות של אותו גן משתנה לאורך זמן. כך תוכלו להמשיך את התהליך עד למספר דורות מסוים.ניתן לבצע זאת עד שהגן שלכם מגיע לתדירות קבועה מראש, או עד שהגן אובד. אלו סוגים של ניסויים פשוטים מאוד לביצוע במעבדה. זה למעשה רק, אתם יודעים, רבייה של יתושים בכל דור כפי שאתם עושים בדרך כלל.אם כן, ישנם שיקולים אתיים רבים. אני חושב שראשית, עלינו להיות בטוחים שזה אכן יעבוד; האם זה יהיה טוב יותר מהאסטרטגיות הזמינות כעת? אנשים רבים חשים חוסר אמון מולד באורגניזמים שעברו שינוי גנטי באופן כללי.לכן עלינו להיות מסוגלים להתייחס לכך. כאשר משחררים יתושים שעברו שינוי גנטי, נניח, למדינה א' שמעוניינת בהם, בעוד שמדינה ב' השכנה אינה מעוניינת בהם, היתושים הללו לא יכבדו את הגבול. לפיכך, אם מנגנוני הנעת הגנים (gene drive) יעבדו כפי שאנו רוצים שיעבדו, הגן הזה יתפשט, והיתושים הללו ינשאו את הגן הזה למעשה לכל מקום בטווח התפוצה של המין.לפיכך, יש צורך לטפל בסוגיות פוליטיות, אתיות, חברתיות ומשפטיות אלו באופן יסודי למדי. עלינו לוודא שלא נחמיר את המצב במקום לשפרו. לכן, אנו שואפים להבין את כל המתרחש בסביבה עוד לפני שנשחרר אותם בפועל.אם כן, שוב, ישנן שתי קטגוריות שונות. ישנם המכשולים המדעיים, שהם חמורים, אך אנו עובדים עליהם. ומצד שני, ישנם המכשולים החברתיים, האתיים והמשפטיים.ואני, אני חושב שעם הזמן נהיה מסוגלים לטפל בסוגיות המדעיות. כלומר, אין באמת מנגנון gene drive שעובד בבזנזים שיהיה רלוונטי. ישנם כמה מחקרים עדכניים מאוד שנראים מבטיחים מאוד ב-Drosophila, אך הם עדיין לא הועברו לבזנזים.אבל אני חושב שאלו, אלו הם סוגי הדברים שעליהם אנו עובדים, ויודעים, עשינו התקדמות רבה ב-10, 15 השנים האחרונות. אנחנו נעשה התקדמות רבה ב-10 השנים הבאות. ואני באמת חושב שהסוגיות המדעיות הן בסופו של דבר ניתנות לפתרון, ברגע שיהיו בידינו זני יתושים אלו שמתאימים לשחרור, אנשים יצטרכו למעשה לאפשר לנו לשחרר אותם.ואני חושב שסוגים אלו של מכשולים יהיו הרבה יותר, הרבה יותר קשים להתגברות מאשר הסוגיות המדעיות. וזהו דבר שידרוש זמן רב. וייתכן שבסופו של דבר אנשים פשוט לא ירצו לקבל אותם.ובאמת, אתם יודעים, אין הרבה שאנחנו יכולים לעשות בנידון אם זה המצב באותה נקודה. לכן באופן כללי, יש לא מעט מימון. כלומר, תמיד נוכל להשתמש ביותר מימון, אבל אתם יודעים, ה-National Institutes of Health, ה-WHO וקרן גייטס משקיעים כיום הרבה כסף במחלות המועברות על ידי וקטורים.מלריה ודנגי בפרט. אני חושב ש, אתם יודעים, מבחינת הכספים הזמינים, יש הרבה מהם. הם לא צריכים ללכת כולם למסלול אחד ספציפי, אתם יודעים, הם לא צריכים ללכת כולם לפיתוח פיתוחיים גנטית של יתושים.זה לא צריך ללכת כולו לקוטלי חרקים. אבל אנחנו באמת צריכים, אתם יודעים, לגוון את האסטרטגיות שלנו ולנסות באמת לתקוף את הבעיה הזו מכל הזוויות. אבל יש שם מימון.כלומר, גיוס מימון הוא קשה עבור כולם כרגע, אבל.

population-replacement-strategies-for-controlling-vector-populations

Research

JoVE Journal

Biology

ביולוגיה

צ'רלס טיילור וג'ון מרשל להסביר את התועלת של מודלים מתמטיים להערכת האפקטיביות של אסטרטגיה חלופית האוכלוסייה. Insight ניתנת לתוך כמה מודלים חישוביים יכול לספק מידע על הדינמיקה של אוכלוסיית יתושים התפשטות של אלמנטים transposable דרך תת המין A. gambiae. שיקולים אתיים של שחרור יתושים מהונדסים גנטית לתוך בטבע הם דנו.

חיזוי את האפקטיביות של אסטרטגיה החלפת אוכלוסייה באמצעות מודלים מתמטיים

בראיון גלוי לב, אנתוני א ג'יימס מסביר איך הגנטיקה יתוש ניתן לנצל כדי לשלוט מלריה הילוכים דנגה. החלפת אוכלוסייה אסטרטגיה, הרעיון יתושים מהונדס ניתן לשחרר לטבע לשלוט העברת מחלות, הוא הציג כמו גם הרעיון של כונן גנטיים הקריטריון עיצוב המערכת הכונן יעיל גנטית. שיקולים אתיים של שחרור גנטית שונה לתוך אורגניזמים בטבע הם דנו גם.

למנוע את התפשטות המלריה וקדחת דנגי באמצעות יתושים מהונדסים גנטית

כדי להשיג דיכוי האוכלוסייה של Aedes aegypti באמצעות® RIDL (שחרור של חרקים הנושאים קטלני דומיננטי) מערכת, מספר גדול של יתושים זכר צריך להשתחרר. זה דורש שימוש בטכניקות גידול המוני וטכנולוגיה כדי לספק מערכות אמינות כדי להשיג את המספר המרבי של יתושים זכר באיכות גבוהה.

ייצור המוני של Aedes aegypti מהונדסים גנטית עבור מהדורות שדה בברזיל

RNA interference (RNAi) הוא כלי בעל ערך רב לחשיפת תפקוד הגנים. עם זאת, היכולת למקד גנים באמצעות RNAi בשלבים טרום-בוגרים מוגבלת בווקטור המלריה האנושי העיקרי Anopheles gambiae. אנו מתארים פרוטוקול RNAi להפחתת תפקוד הגנים באמצעות הזרקה ישירה במהלך התפתחות הגולם.

RNAi טריגר משלוח לתוך<em&gt; Gambiae אנופלס</em&gt; גלמים

זבוב הפירות הים תיכוני (Diptera: Tephritidae) הוא מזיק חקלאי עולמי. הבנה מעמיקה יותר של הביולוגיה שלו היא המפתח לשליטה באוכלוסיות הזבוב הים-תיכוני ובכך להפחית את ההשפעה הכלכלית. מיקרו-הזרקת עובר היא כלי בסיסי המאפשר הן טרנספורמציה של קו הנבט והן מחקרי גנטיקה הפוכה במין זה.

משלוח חומצות גרעין דרך Microinjection העובר חרקי ההדברה החקלאיים ברחבי העולם,<em&gt; זבוב הפירות הים תיכוני</em

Aedes aegypti יתושים נגועים Wolbachia שוחררו לאוכלוסיות טבעי לדכא את השידור של arboviruses. אנו מתארים שיטות האחורי Ae. aegypti עם זיהומים Wolbachia במעבדה ניסויים ולשחרר שדה, נקיטת אמצעי זהירות כדי למזער את עיבוד מעבדה ובחירה.

שמירה על Aedes aegypti יתושים נגועים Wolbachia

פרוטוקול זה מתאר הליכי מיקרו-אינצ'ק עבור עוברים Culex quinquefasciatus הממוטבים לעבודה עם כלי עריכת גנים CRISPR/Cas9. טכניקה זו יכולה ליצור ביעילות מוטציות ספציפיות לאתר, תורשתיות, נבטים שניתן להשתמש בהן לבניית טכנולוגיות גנטיות בווקטור המחלה המאופק הזה.

אמבריו מיקרו-סינתזה טכניקות עבור מוטגנזה יעילה ספציפית לאתר בקולקס quinquefasciatus

טכניקת החרקים הסטריליים (SIT) משמשת להדברת אוכלוסיות יתושים ספציפיות וחשובות מבחינה רפואית שעשויות להיות עמידות בפני הדברות כימיות. כאן אנו מתארים שיטה לגידול המוני והכנה של יתושים זכרים סטריליים לשחרור בתוכנית SIT מבצעית המכוונת ליתוש Aedes aegypti .

הכנת יתושי Aedes aegypti זכרים מוקרנים ומסומנים לשחרור בתוכנית טכניקת חרקים סטרילית מבצעית

הפרוטוקולים שדווחו כאן ממחישים שלוש דרכים חלופיות להעריך את הביצועים של יתושים מהונדסים גנטית המיועדים לבקרה וקטורית בניסויי כלוב קטנים הכלולים במעבדה. כל פרוטוקול מותאם לשינוי הספציפי שדובי זן היתושים (כונן גנים או כונן שאינו גנים) וסוגי הפרמטרים הנמדדים.

ניסויי מעבדה בכלוב קטן של יתושי אנופלין מהונדסים גנטית

ארבע שיטות שימשו לאיתור וולבצ'יה תוך-תאית, אשר השלימו זו את זו ושיפרו את דיוק הזיהוי של זיהום וולבצ'יה של Aa23 שמקורו ב-Aedes albopictus ו-Aa23-T שנרפאו מזיהום וולבצ'יה מקומי באמצעות אנטיביוטיקה.

זיהוי זן וולבצ'יה wAlbB ב Aedes albopictus קווי תאים

בהתחשב באנטומיה הפשוטה שלהם, אשכי אנופלס מציעים מודל ציטולוגי טוב לחקר זרע. פרוטוקול זה מתאר הכלאה פלואורסצנטית באתרה , טכניקה המשמשת לחקר תהליך ביולוגי זה, כמו גם את הפנוטיפ של זנים טרנסגניים בעלי מוטציות בגנים המעורבים בייצור זרע.

הכלאה פלואורסצנטית באתרה לחקר ספרמטוגנזה ביתוש האנופלס

חקור מערכות כונן גנטי לבקרת אוכלוסיות יתושים באמצעות Wolbachia pipientis. שיטה זו מאפשרת להפיץ גנים מועילים באוכלוסיות וקטור ולשפר את המאבק במלריה ובמחלות מועברות על ידי יתושים.

החלפת אוכלוסייה אסטרטגיות אוכלוסיות וקטור שליטה ושימוש Wolbachia pipientis עבור כונן גנטי

גלה סרטונים נוספים