Протокол редактирования генов для белокрылки открывает путь к контролю над вредителем
Белокрылки — одни из важнейших сельскохозяйственных вредителей в мире, но их было трудно генетически модифицировать и контролировать, отчасти из-за их малого размера. Международная команда исследователей преодолела это препятствие, разработав протокол редактирования генов CRISPR/Cas9, который может привести к новым методам контроля этого губительного вредителя.
По словам Джейсона Расгона, профессора энтомологии и эпидемиологии болезней в Penn State, белокрылки (Bemisia tabaci) питаются многими видами сельскохозяйственных растений, нанося им прямой ущерб при питании и косвенный — способствуя росту грибков и распространяя вирусные заболевания.
«Мы нашли способ генетически модифицировать этих насекомых, и наша техника прокладывает путь не только для фундаментальных биологических исследований этого насекомого, но и для разработки потенциальных стратегий генетического контроля», — заявил он.
Результаты команды были опубликованы 21 апреля в The CRISPR Journal.
Система CRISPR/Cas9 включает фермент Cas9, который действует как «молекулярные ножницы», разрезающие ДНК в определённом месте генома, чтобы фрагменты ДНК можно было добавить или удалить, и направляющую РНК, которая направляет Cas9 к нужной части генома.
«Редактирование генов с помощью CRISPR/Cas9 обычно выполняется путём инъекции редактирующего комплекса в эмбрионы насекомых, но чрезвычайно малый размер эмбрионов белокрылки и высокая смертность инъецированных яиц делают это технически сложным», — сказал Расгон. «ReMOT Control (Receptor-Mediated Ovary Transduction of Cargo), особый тип техники CRISPR/Cas9, разработанный в моей лаборатории, позволяет обойти необходимость инъекции в эмбрионы. Вместо этого вы вводите редактирующий комплекс, сцепленный с небольшой молекулой, нацеленной на яичники, под названием BtKV, взрослым самкам, и BtKV направляет комплекс в яичники».
Чтобы изучить использование ReMOT Control у белокрылок, команда нацелилась на ген «white», который участвует в окраске глаз. Когда этот ген функционирует нормально, у белокрылок коричневые глаза, но когда он не функционирует из-за мутаций, у насекомых должны быть белые глаза. Команда обнаружила, что ReMOT Control генерировал мутации, которые приводили к появлению молодых насекомых с белыми глазами, которые становились красными по мере развития во взрослых особей.
«Попутно мы узнали кое-что о развитии цвета глаз», — сказал Расгон. «Мы ожидали, что глаза останутся белыми, и были удивлены, когда они покраснели. Что важно, мы обнаружили, что мутации, созданные с помощью ReMOT Control, передавались потомству, а это означает, что можно внести изменение, которое будет унаследовано будущими поколениями».
Расгон заявил, что команда надеется, что их исследование, доказывающее принципиальную возможность, позволит учёным исследовать ту же стратегию с использованием генов, влияющих на способность насекомых передавать вирусные патогены сельскохозяйственных растений, чтобы помочь контролировать насекомых и защитить урожай.
«Эта техника может быть использована для любого применения, где вы хотите удалить любой ген у белокрылок — для фундаментальных биологических исследований или для разработки потенциальных стратегий генетического контроля», — сказал он.