משבר המינים Invasive Species Crisis

מינים פולשניים הם בין הנהגים ההרסניים ביותר של אובדן המגוון הביולוגי העולמי, עלות כלכלות מאות מיליארדי דולרים מדי שנה ודוחפים מינים מקומיים להכחדתם.מן נחש העץ החום בגאם ועד למניין באוסטרליה, אורגניזמים לא רצויים אלה עלולים להפריע שירותים אקולוגיים, לשנות משטרי אש פולשניים, ולהפיץ שיטות בקרה לאמנה, הרעלת, שליטה ביולוגית נגד אויבים טבעיים, ושינויים בבתי גידול - לעתים קרובות להשיג הצלחות גנטיות גבוהות מדי, אך ורקמות, עלולות, כדי לעצור את הפחתת לחץ דם יחיד, או להאט את הפחתת לחץ גנטי זה, או להאט את הפחתת לחץ דם טבעי, או להאט את הפחתת לחץ דם טבעי, או להאט את הפחתת לחץ דם טבעי, או להאט את הפחתת לחץ גנטי משמעותי על בסיס קבוע, או להאט את אמצעי בקרה גנטי.

מה הם כונן מבוסס CRISPR?

כוננים גנים מבוססי CRISPR הם אלמנטים גנטיים מונדסים שנועדו להטיה ירושה כך כי אלב ספציפי - הגרסאות של גן - מועבר כמעט לכל הצאצאים, ולא מנדליאן 50%.הם להשיג זאת על ידי ניצול מערכת CRISPR-Cas9: מדריך שלא כמו RNA מכוון את ה- Cas9 כדי לחתוך את הכרומוזום בסגנון פרוע באתר מסוים, ואת לתקן את הגנים של התא לבנות את הכרומוזום הטבעי לאחר מכן הוא הופך להיות מופץ על ידי אנשים בודדים.

המונחים: a Gene Drive

  • (ב) מערכת ה-CRISPR-Cas9:03F1) The המולקולריים שחתכו את רצף ה-DNA של המטרה.
  • (ב) RNA (gRNA): מולקולה קצרה של RNA, אשר מכוונת Cas9 למיקום הגנומי המדויק להיות מנותק.
  • (ב) ,0) גנים של קרגו: 1 (FLT:1) כל רצף גנטי נוסף שמעניק תכונה מבוקשת, כגון גן שגורם פוריות נשית או סימן פלואורסנט למעקב.
  • [ה]התחמשות: [ה] [ה] [ה]] [ה]], [ה], [ה'], [ה'], [ה']'[ה']'[ה']']'[ה']'[ב[[1924]], ו[[1924]], ו[[1924]], ו[[1924]], [[1924]],]], [[1924]], [[1924]],]], [[1924]],]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]

ההוכחה הראשונה לתפיסת גן המבוסס על CRISPR הודגמה בשנת 2015 ב זבובי פירות (ראה:0Drosophila melanogasterigstercioFLT:1), שם החוקרים השיגו כמעט 100% ירושה של כלד כונן מאז, נהגים פותחו יתושים, עכברים, וכמה אורגניזמים אחרים, עם דגש חזק על מחלת בקרה וקטורבורן ומזיקים חקלאיים.

כיצד ג'ין מניע לעבוד עבור דיקטטורת מינים פולשנית?

האסטרטגיה לשימוש בדחפים גנטיים נגד מינים פולשניים נופלת בדרך כלל לשתי קטגוריות: דיכוי האוכלוסייה או שינוי האוכלוסייה.בדחף דיכוי, הגן המטען מקטין את תפוקת הרבייה של האובייקט או הישרדות, מה שגורם לאוכלוסייה לרדת ולהתמוטטות פוטנציאלית.לדוגמה, כונן יכול להיות מתוכנן לשבש התפתחות העוברית, לגרום לסטריליות נשית, או להטיית יחס המין כך שרק מעט או לא נשים מיוצרות, כי הדחף מתפשט מעצמו, אם בסופו של כל דור, בסופו של דבר, הוא בסופו של דבר, הוא התמוטטות, אם הוא בסופו של דבר, עם הנפילה.

בשינוי האוכלוסייה, הכונן נושא גן שגורם לאורגניזם פחות מזיק - למשל, להפוך עכברים פולשניים עמידים בפני פתוג שהם נושאים, או עושה צמחים פולשניים פחות תחרותי. גישה זו היא פחות נפוצה עבור מחיקת אך יכולה להיות מועילה לניהול מינים נפוצים מדי כדי לחסל לחלוטין.

צעדים בעיצוב כונן דיכוי עבור מינים פולשניים

  1. (FLT:0) בחירתו של טט: 1) לזהות גן או אזור גנומי, אשר, כאשר משבש, גורם לעלויות כושר חזקות (למשל, גן של הגדרה מינית, גורם פריון, או גן חיוני לפיתוח).
  2. (FLT:0)Drive הבנייה: ⁇ FLT:1) A להרכיב את CRISPR-Cas9 ביטוי casette, gRNA מכוון את locus שנבחר, ואת זרועות ההומולוגיה מן הגנום של המין.
  3. (ב) ,0) בדיקות חובה: FLT:1 מציג את הכונן למושבות מעבדה ומדד שיעורי ירושה, אפקטים כושר ויציבות לאורך דורות רבים.
  4. (FLT:0)Population Modeling: FLT:1hil השתמש במודלים חישוביים כדי לחזות כיצד הכונן יתפשט תחת תרחישי שחרור שונים, כולל תדרים ראשוניים שונים, שיעורי הגירה, ונוכחות של אללים ההתנגדות.
  5. (FLT:0) ניסויים בשטח:FLT:1 Test in פיזית או אקולוגית מבודד סביבות (למשל, איים מרוחקים, כלובים גדולים) לאמת מודלים ולהעריך אינטראקציות אקולוגיות לפני כל שחרור פתוח.

התקדמות בעולם האמיתי כוללת כונן "פריון נשי" שמטרתו את יתוש חום צהוב (FLT:0Aedes aegypticioFLT:1) וכונן "יחס מין" המיועד לטוס הפירות פולשני זבוב הפירות:2Drosophila suzukiiFLT 3: Inent Models, גן הוכח להתפשט ביעילות באוכלוסיות עכבר; אם כי הם עדיין קיימים אתגרים טכניים בשימוש מוטות פראי.

תגיות Invasive Species

היישומים המוקדמים המבטיחים ביותר של גנני דחפים לחיסול להתמקד באוכלוסיות מבודדות – כמו אלה על איים – שם הסיכון להתפשט מעבר לאזור היעד הוא מינימלי של איים הם נקודות חמות להשפעות מינים פולשניות וגם מציעים גבולות טבעיים שהופכים להכיל יותר סביר.

קטגוריה: Active Investigation

  • (FLT:0) מכרסמים פולשניים (rats, עכברים): FLT 1:1 רודנטים הוצגו ליותר מ 80% מקבוצות האי בעולם והם אחראים להכחדה רבים.שיטות חיסול נוכחיות מסתמכות על טיפות ביטי רעילות, שהן יקרות, שאינן סלקטיביות, ויכולות לפגוע במינים שאינם צמחוניים.
  • [ה] [ה]] [ה] [ה]] [ה] [ה]] [ה]] [ב[[המאה ה']: [ה]] [ה[[המאה ה-20]]]]]], ו[[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]
  • (ב) ,0) פירות פולשים: FLT:1 The הבחין-הההגלויה (FLT:2Drosophila suzukiiphLT 3: 3) גורם הפסדים מסיביים ביבולים קלים. Gene Drive יכול להפחית אוכלוסיות מזיקים ללא צורך ב insecticides רחב.
  • (FLT:0) דגים וצפרדעים פולשניים: FIRLT:1) הנגרם המשותף והקפיד הם מטרות לפיתוח נהיגה עתידי, אם כי מכשולים טכניים כגון זמני דור ארוכים יותר וגנום מורכב נשארים.

מחקר מקרה: יוזמת ה-Free 2050

ניו זילנד הציבה מטרה שאפתנית לחסל חולדות פולשניות, סטואטים ופודוס עד שנת 2050. ג'ין כוננים נחקרים ככלי פוטנציאלי כדי להשלים שיטות בקרה קיימות. חוקרים מאוניברסיטת אוטאגו ואג'ומחקר מפתחים כונן גן עכברים המפחית את יחסי המין כלפי גברים, אשר יכול למעשה לקרוס אוכלוסיות אי, בעוד שלא מוכנים לניסויים בתחום, עבודה זו ממחישה כיצד ייתכן שמטרות גנטיות יכולות להיות בעלות יכולת שליטה ביולוגית מאוד.

יתרונות של Gene Drive- Based Eradication

  • (FLT:0) מפרט מפרטיות: FLT:1 כי הכונן מכוון רצף DNA ייחודי למין פולשני, אורגניזמים מקומיים שחסרים רצף זה אינם מושפעים.
  • (FLT:0) פעולות של שימור: ההרחבה 1 (FLT:1) לאחר ששוחרר, כונן מתפשט ומגברה מעצמו, הדורש רק אחת (או כמה) משחררת את הצורך ביישומים חוזרים ועלות לוגיסטיות הקשורות.
  • (FLT:0) יעילות לאורך זמן: FIRLT:1) ההשקעה הראשונית במחקר ופיתוח היא גבוהה, אבל הפחתת העלות לטווח ארוך יכולה להיות נמוכה בהרבה מאשר שיטות קונבנציונליות, במיוחד עבור אזורים גדולים או מרוחקים.
  • (ב) ⁇ :0 האנושות ורווחה: 1.FLT:1 דחקה גורמת פוריות או פנוטיפים קטלניים בהתפתחות המוקדמת עשויה להיחשב יותר הומנית מאשר הרעלה, אשר לעתים קרובות גורמת סבל ממושך.
  • (FLT:0)פונטני לתוצאות קבועות: FLT:1 A כונן מתוכנן היטב יכול לחסל את אוכלוסיית היעד, למנוע גלגולים וציות לצורך שליטה מתמשכת.

אתגרים ושיקולים אתיים

למרות ההבטחה, הגן מניע אתגרים טכניים, אקולוגיים ואתיים עמוקים שיש לטפל בהם לפני כל שימוש בשטח.

היפוצים הטכניים

  • (FLT:0) אבולוציה של אבולוציה של ההתנגדות: FLT:1 המכשול המשמעותי ביותר הוא הופעתה המהירה של אללים ההתנגדות.אם חיתוך CRISPR-Cas9 מתרחשת באזור הסובל מוטציות, אנשים עם רצף עמיד יכולים לשרוד ולהעביר על ההתנגדות.
  • חוסר יציבות:0 (VallowFLT:1 Cas9 ו- gRNA ניתן להשתיק עם הזמן, או את אלמנט הנהיגה ניתן לאבד באמצעות recombination.
  • (הופנה מהדף LT:0) מחירות של טוהר: 1 כל עונש כושר שהוטל על ידי הכונן עצמו (למשל, בשל השפעות מחוץ להשגה או Cas9 רעילות) יכול להאט את התפשטותו או אפילו למנוע ממנו להגיע לסף הדרוש להתמוטטות האוכלוסייה.
  • (FLT:0) השגת אורגניזמים שאינם target:cioFLT:1 , למרות שכוננים יכולים להיות מין ספציפי, העברת גנים אופקית למינים אחרים (למשל, באמצעות אזורים היברידיים או וקטורים ויראליים) היא תיאורטית, אם כי נמוכה, סיכון הדורש הפחתה קפדנית.

סיכונים אקולוגיים

  • (FLT:0) ,Unintended scades:FLT) 1 הסרת מינים פולשניים אבן מפתח יכול לגרום לשינויים בלתי צפויים במערכת האקולוגית.
  • (FLT:0) Spread מעבר לגבולות היעד: FLT:1 גם אם הכונן מיועד לאוכלוסיית אי, תחבורה מקרית של יחידים (למשל, דרך תנועה אנושית) יכול להציג את הכונן לאוכלוסייה היבשתית, עם השלכות לא ידועות.
  • (FLT:0) Impact על מגוון גנטי: FLT:1 דחף דיכוי המקטין אוכלוסייה למספרים נמוכים מאוד יכול לגרום לצוואר בקבוק, לגוון גנטי באוכלוסייה המקומית אם המין היעד אינו לגמרי מסולק.

בעיות מוסריות וממשל

  • (FLT:0) הסכמה רחבה בין העמים, קבוצות ילידיות וקהילות מקומיות שעשויות להיות מושפעות.במקרה של מחיקת מינים פולשניים באיים, סמכות השיפוט היא לעתים קרובות ברורה, אך למטרות יבשתיות, המסגרת האתית מורכבת הרבה יותר.
  • (FLT:0) עקרון קדם-הכנה לעומת צורך דחוף: ⁇ FLT 1 יש הטוענים כי היתרונות האקולוגיים הפוטנציאליים מצדיקים את הסיכונים, בעוד אחרים דורשים כי אין לנהוג עד כל רצף אפשרי נחקר, אשר עשוי לקחת עשרות שנים.
  • (FLT:0) מראש לשינוי גנטי של אוכלוסיות פרועות: דחפים ג'ין:1 יהיה השחרור הראשון מכוון של אורגניזמים מהונדסים גנטית (GMOs) לסביבה. אתגרים אלה קיימים מסגרות רגולטוריות GMO, אשר נועדו להודעות נייחות או הכלולות.
  • (ב) ⁇ :0) חששות לשימוש יומיומי: 1.10.1.הטכנולוגיה שיכולה לחסל מין פולשני יכול להיות מטרה לפגיעה במין מועיל או אפילו באוכלוסייה אנושית, העלאת שיקולים ביטחוניים לאומיים.
"כוחם של דחפים גנים מביא עמו מחויבות מוסרית להמשיך בענווה, שקיפות ומחויבות בלתי מתפשרת לבטיחות.אסור לנו לתת לדחיפות של משבר המינים הפולשים שמניעים אותנו אל קיצורי דרך המערערמים את האמון הציבורי" (ד"ר קווין אסקבט, MIT Gene Drive Researcher Researcher)

רגולציה ובטיחות מסגרות

Recognizing the potential and the risks, multiple international bodies have begun to develop guidelines for gene drive research. The Convention on Biological Diversity (CBD) has discussed gene drives underפרוטוקול קרטגונה ב- BioSafety, וב-2018, הוצעה moratorium על מהדורות שדה וחוספסה באופן צר.במקום, קריאה ל"הערכה מוקדמת, במקרה-במקרים" על ידי מזוודה" (FLT:0U.S. National Academies of Sciences, Engineering and MedicineFal ReLT) פרסמה דו"ח מקיף בשנת 2016 על מסלול של ארגון הבריאות של 3FRE, כולל דחפים חד-חמצני, אך לא קיים טיפול גנטיים (National ALT) ו-לאומיים (אך לא קיים ב-לאומיים) אלא גם עבור מחלות נפש (D.

כמה סוכנויות מימון ונציטוריות מחקר, כגון FLT:0 , 000 מחקר רכזות מחקר קונסולת 1 ו- FLT:2Target MalariaveFLT 3, מחויבים בפומבי לפתיחות ופיתוח "דניסי-שרשרת" או מניעים אחרים שאינם יכולים להימשך ללא הגבלת זמן.

כיוונים עתידיים וטכנולוגיות מתפתחות

השדה מתפתח במהירות.שני גנים נועדו להתגבר על בעיית ההתנגדות באמצעות גרסאות מרובות Cas9, מיקוד רצפים חוזרים מאוד, או שילוב אלמנטים "cargo" המדכאים באופן פעיל התנגדות.בנוסף, "daisy-chain" הנותן הטיה מפוצלת על פני מספר רב של loci genomic, כך שההטיה יעילה רק למספר מבוקר של דורות - מה שהופך אותם לעמידים ובטוחים יותר עבור שחרורים יותר עבור מהדורות ניסיוניות יותר.

גישות חלופיות כגון "שליטה על מזיקים מבוססת-גנים באמצעות FLT:0toxin-antidoteph:1 מערכות" או "החלפת האוכלוסייה המגבילה" הן גם תחת פיתוח.אלה אינם גורמים להתמוטטות האוכלוסייה אלא להפיץ גן ניטרלי או מועיל, אשר יכול להיות הפוך לאחר מכן על ידי הפסקת שחרור הכונן.

למידת מכונות ומודלים אקולוגיים משחקים תפקיד חשוב יותר בחיזוי תוצאות הכונן.על ידי סימול מאות אלפי תרחישים אבולוציוניים, החוקרים יכולים לזהות את העיצובים החזקים ביותר של כונן ואת אתרי היעד הפגיעים ביותר, צמצום באופן דרסטי של עבודת המעבדה הנדרשת.

מסקנה: כלי, לא Panacea

דחפים גנטיים מבוססי CRISPR מייצגים שינוי פרדיגמטי ביכולת שלנו לנהל מינים פולשניים.הם מציעים את האפשרות הטקטית של מחיקת חלק מהפולשים המזיקים ביותר בעולם עם דיוק כירורגי ונזקים מינימליים חתומיים.עם זאת, אותם תכונות שהופכים אותם חזקים - הערכה עצמית, עקשנות, פוטנציאל ליעילות גבוהה - דורשות גם זהירות קיצונית.הטכנולוגיה עדיין אינה מוכנה ליישום שדה, והיא לעולם לא תהיה מטרה מתאימה לכל סוגי שימורים, או לכל סוגי התאים, בסופו של כל אלה, אך ורק לאוכלוסיות מסורתיות, או לבודדות, או לבודדות, אם הם עלולות, או לבודדות, בסופו של כל אמצעי שימורים, בסופו של כל אמצעי שימורים, בסופו של דבר, או לבודדות, או לבודדות, בסופו של דבר, בסופו של דבר, או לבודדות, ופוטנציאל לזיהומים מתאימים, או להשפעות של דבר, כאשר הם, או לזיהומים גנטיות, ופוטנציאל לזיהומים מתאימים, כולל יעילות גבוהה, או לזיהומים, כמו גם לזיהומים גנטיים, או לזיהומים, או להשפעות, כולל, כמו גם לזיהומים, כמו גם להשפעות, כמו גם לזיהומים נטיות, כמו גם לבודדות, כולל יעילות גבוהה, כאשר הם, כאשר

בסופו של דבר, הפריסה המוצלחת והאתית של דחפים גנטיים תלויה בדיאלוג ציבורי מתמשך, כוללני, פיקוח מדעי קפדני, והכרה ברורה כי שום טכנולוגיה לא יכולה להחליף אסטרטגיות רחבות יותר של מניעה, גילוי מוקדם, ושיקום בתי הגידול.כפי ששינויי האקלים ומסחר גלובלי ממשיך להשחית מינים מעבר לגבולות, הצורך בפתרונות חדשניים מעולם לא היה גדול יותר.

עוד קריאה

  • (FLT:0) ג'נ'ן דרייב על Horizon: קידמת מדע, ניווט ותובנות (National Academies Press, 2016)
  • (ב) [15] ,9) , [15] ,[[1924]]
  • אוניברסיטת אוטאגו ג'ין דרייב (Otago Gene Drive Research Group)
  • מחקר חדש של וקטור:0 (Target Malaria) - מחקר אחראי על בקרת Vector ControlFillo 1
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇