En uygun olanın hayatta kalması, çevrelerine en iyi şekilde adapte olmuş genleri barındıran bireylerin bu genleri sonraki nesillere aktaracağına dair Darwinci fikirdir1. Bu, genlerinin hayatta kalıp kalmayacağını belirleyenin zindelik olduğu anlamına gelir. 150 yıldan daha eski olan bu kavram, transgenik sivrisineklerde başarılı bir gen sürücüsü mühendisliğinin belki de en önemli belirleyicisidir. Gen sürücüleri veya bencil bir genetik elementin popülasyonlarayayılmasına izin veren süper Mendel kalıtım modeli 2, genetik haşere yönetimi3 için araştırılmaktadır. Vektör kontrolü bağlamında, bu strateji ya vahşi tip (WT) eklembacaklıları patojenlere dirençli olanlarla değiştirmeyi (popülasyon modifikasyonu) ya da hepsini birlikte ortadan kaldırmayı (popülasyon baskılama)4. Bununla birlikte, transgenik sivrisinekler, WT muadillerine kıyasla genellikle fitness maliyetleri (genetik yük olarak da adlandırılır) sergiler, bu da transgenin onları geride bırakabilecek popülasyonlarda kaybolacağı anlamına gelir. Bu nedenle, transgenlerin bir gen tahrik sistemi ile birleştirilmesi, herhangi bir uygunluk maliyetini dengelemek ve transgeni tipik Mendel kalıtımından beklenenden daha yüksek seviyelerde popülasyon boyunca itmek için gereklidir4.
Sivrisinek vektör türleri üzerinde yapılan laboratuvar çalışmaları, transgenlerin genellikle 5,6,7 fitness maliyeti gösterdiğini göstermiştir. Örneğin, Irvin ve ark. Drosophila aktin 5C veya sentetik 3XP3 promotörleri altında gelişmiş yeşil floresan protein (eGFP) veya transpozaz genlerini eksprese etmek için tasarlanmış Aedes (Ae.) aegypti'de çeşitli yaşam parametrelerini ölçtü ve bunları vahşi tip Orlando suşu (türetildikleri aynı genetik arka plan) ile karşılaştırdı5. En önemlisi, tüm transgenik suşların üreme uygunluğunu önemli ölçüde azalttığını buldular5. Transgene bağlı olarak, Plasmodium parazit gelişimini inhibe eden transgenleri eksprese eden bazı Anopheles (An.) sivrisinekleri de fitness maliyetleri sergiledi6. Spesifik olarak, An. stephensi, yapısal veya kan unu ile indüklenebilir promotörler altında bir arı zehiri fosfolipazı (PLA2) eksprese ederek, kontrollere kıyasla önemli ölçüde daha az yumurta bıraktı6. Bu yazarlar ayrıca, farklı bir transgeni ifade eden transgenik Anofellerin, bir SM1 dodekapeptid tetramerinin uygunluk maliyetleri göstermediğini bulmuşlardır, bu da onları, transgen tarafından verilen uygunluk maliyetlerinin, en azından kısmen, üretilen transgenik proteinin etkisine bağlı olduğu sonucuna varmalarına yol açmıştır6. Gerçekten de, uygunluk maliyetleri, laboratuvarda yetiştirilen suşlarda transgen ürünlere, konumsal etkilere, hedef dışı etkilere, yerleştirme mutajenezine veya akrabalı yetiştirme etkilerine bağlanabilir7. Bu nedenle, gen sürücüleri, bu transgen kaynaklı uygunluk maliyetlerini dengeleyecek kadar sağlam olmalı ve aynı zamanda sürücünün kendisini bloke eden ekleme ve silmelerin (indels) geliştirilmesinden kaçınmalıdır.
Gelişimsel veya üreme uygunluğu maliyetleri, laboratuvar veya kafes çalışmalarında7 ölçülebilir, ancak alandaki bilinmeyen faktörlerin de bir etkisi olabileceği konusunda bir uyarı vardır. Bununla birlikte, kontrollü uygunluk çalışmaları, transgenik hattın sonraki nesiller boyunca devam edip etmeyeceğini belirlemek için bir gen sürücü programı gibi genetik olarak değiştirilmiş sivrisinek salınımlarını planlarken veya değerlendirirken önemli bir ilk adımdır. Örneğin, Hammond ve ark. Kadın doğurganlığı için gerekli genleri bozmayı amaçlayan bir gambiae CRISPR/Cas9 tabanlı gen sürücülerideğerlendirildi 8. Yazarlar, en az 25 nesil boyunca sürdürülen kafes çalışmaları sayesinde, sivrisineklerin CRISPR hedefli bölünmeyi bloke eden ve kadın doğurganlığını geri kazandıran gen güdümlü dirençli alellere maruz kaldığını buldular8. Modelleme çabaları, gen sürücüsü için heterozigot olan dişilerde doğurganlığın, simüle edilmiş koşullarda gen sürücü fiksasyonu üzerinde en dramatik etkilere sahip olduğunu göstermiştir8. Aynı doğrultuda, farklı promotörler altında veya farklı intergenik lokuslarda otonom gen sürücü kasetlerini eksprese etmek için tasarlanan Ae. aegypti (Higgs'in Beyaz Göz suşu, HWE), simüle edilmiş popülasyonlarda farklı gen sürücü fiksasyonu oranları sergiledi9. Yazarlar, MGDrivE modelleme10'u, ölçülen indel oluşum oranları, maternal etkiler ve laboratuvarda toplanan yaşam parametresi verileriyle birlikte kullanarak, sivrisinek uygunluğunun simüle edilmiş koşullarda gen sürücüsünün kalıcılığını en güçlü şekilde etkilediğinibuldular 9. Gen sürücü verimliliğini bozma olasılığı en yüksek olan uygunluk maliyetleri, içsel sürücünün kendisinden ziyade, somatik Cas9 (aşırı) ekspresyonuna veya özellikle heterozigotlarda hedeflenen genden kaynaklanabilir 11,12,13,14,15,16,17.
Önemi göz önüne alındığında, uygunluk, bir transgenik hattın sonraki nesiller boyunca devam etme yeteneği için önemli bir faktördür ve bir transgen ile ilişkili herhangi bir fizyolojik etki için bir gösterge olarak kullanılabilir. Örneğin, hedef dışı etkiler fitness maliyetleriyle ilişkilendirilebilir. Bu durumda, birkaç nesil boyunca transgenik bir çizginin geri çaprazlanması önerilir. Ayrıca, transgenik popülasyonun gerçek dünyada ne kadar iyi rekabet edebileceğini araştırmak için transgenik çizgiyi bir alan popülasyonunu yansıtan bir çizgiyle geçmek de gerekli olabilir. Uygunluk maliyetlerini karşılaştırılabilir olacak şekilde ölçmek için, bu el yazması, Ae. aegypti sivrisinekleri, transgenlerle ilişkili fitness maliyetlerine özel bir vurgu yaparak, bu tür çalışmaların daha kolay çoğaltılabilmesi için ortak yaşam öyküsü özelliklerini ölçmek için basit protokoller sağlar. Protokoller doğurganlık, doğurganlık, cinsiyet oranı, canlılık, gelişme süreleri, erkek katkısı ve yetişkin ömrünü içerir. Kanat uzunluğu ve alanının ölçülmesi de toraks uzunluğu18,19 ve kan unu boyutu, doğurganlık ve bağışıklık20,21 ile doğrudan bağlantılı olan vücut büyüklüğü ölçümleri ile ilişkili olduğu için bir kondisyon ölçümü olarak seçilmiştir. Uygunluğu değerlendirmenin birçok yolu olmasına rağmen, bu parametreler üreme başarısını yansıttıkları, ölçülmesi kolay oldukları ve literatürde yaygın olarak bildirildikleri için seçilmiştir.