Wow Teknologi Baru Dapat Mengubah Gen Nyamuk
Dilansir dari sciencedaily.com bahwa hasil ini dapat membuka jalan bagi para ilmuwan memeriksa berbagai macam arthropoda - dan bahkan beberapa vertebrata - untuk lebih mudah memanipulasi ekspresi gen untuk penelitian fundamental dan aplikasi praktis seperti pengendalian penyakit yang ditularkan melalui vektor seperti virus Zika dan malaria, penghapusan serangga hama pertanian, dan terapi gen potensial untuk kesehatan manusia dan hewan.
CRISPR - Clustered Regularly Interpretasi Palindromic Pendek - adalah cara yang relatif baru dan revolusioner untuk memodifikasi genom organisme dengan secara tepat memberikan enzim pemotongan DNA, Cas9, ke wilayah DNA yang ditargetkan. Mutasi yang dihasilkan dapat menghapus atau mengganti potongan DNA tertentu, sehingga mempromosikan atau melumpuhkan ciri-ciri tertentu.
Pendekatan saat ini pada artropoda bergantung pada pemberian Casin pengeditan gen secara langsung ke telur melalui microinjection embrio, proses yang sulit dan tidak efisien yang hanya bekerja pada sejumlah kecil spesies, kata Jason Rasgon, profesor entomologi dan epidemiologi penyakit, Penn State College of Agricultural Ilmu pengetahuan.
"Selain itu, microinjection dapat merusak telur, dan itu membutuhkan peralatan dan pelatihan yang mahal untuk diimplementasikan," katanya. "Pembatasan ini secara dramatis membatasi penggunaan teknologi CRISPR-Cas9 di berbagai spesies."
Untuk mengatasi keterbatasan ini, lab Rasgon mengembangkan ReMOT Control - Receptor-Mediated Ovary Transduction of Cargo - metode yang para peneliti katakan dapat mengantarkan kargo Cas9 ke bagian yang ditargetkan dari genom dengan injeksi yang mudah ke dalam darah artropoda betina, di mana ia dapat dimasukkan ke dalam telur yang sedang berkembang melalui reseptor di ovarium.
Rasgon menjelaskan bahwa selama ovarium dan pematangan telur, nyamuk dan arthropoda lainnya mensintesis protein kuning telur, yang disekresikan ke dalam darah dan diambil ke dalam ovarium. Tim peneliti berhipotesis bahwa molekul yang berasal dari protein kuning telur ini dapat menyatu dengan kargo Cas9 dan dikirim ke dalam telur pada tingkat yang diperlukan untuk mencapai penyuntingan genom dalam embrio, melewati kebutuhan akan injeksi mikro embrionik.
Dalam proses menguji hipotesis ini di Aedes aegypti, nyamuk yang dapat menyebarkan patogen seperti demam berdarah, chikungunya, Zika, dan virus demam kuning, tim mengidentifikasi peptida yang dikenal sebagai P2C, ligan yang diakui oleh reseptor ovarium dan berfungsi dalam lima spesies nyamuk lainnya juga.
Untuk secara visual menunjukkan bahwa P2C dapat mencapai penyerapan di indung telur, para peneliti menyuntikkan peptida, diinfus dengan protein fluorescent hijau, ke dalam nyamuk. Mereka kemudian menemukan fluoresensi di lebih dari 98 persen oosit primer.
Untuk percobaan pengeditan gen, para ilmuwan menargetkan gen yang, ketika tersingkir, menghasilkan warna mata putih daripada gelap, memberikan fenotip terlihat untuk membantu dalam penyaringan. Mereka menemukan bahwa P2C, ketika terikat dengan enzim Cas9, mampu mengirimkan kargo pengeditan gen ke ovarium, di mana mutasi yang diinginkan tercapai pada tingkat efisiensi yang tinggi, yang menghasilkan keturunan yang dimodifikasi secara genetis.
Hasil penelitian yang dipublikasikan baru-baru ini di Nature Communications, menunjukkan bahwa dibandingkan dengan injeksi embrio, editing gen oleh ReMOT Control efisien dan secara teknis jauh lebih mudah untuk dicapai, menurut Rasgon.
"Sedangkan aparat microinjection dapat berharga ribuan dolar dan membutuhkan pelatihan ekstensif untuk digunakan, peralatan untuk suntikan ReMOT Control biaya sekitar $ 2, dan teknik ini dapat dipelajari dalam waktu kurang dari satu jam," katanya.
"Biaya yang lebih rendah dan kemudahan suntikan orang dewasa membuat metode ini menjadi perbaikan substansial atas teknik embrio injeksi yang ada, menempatkan kemampuan pengeditan gen ke dalam jangkauan laboratorium non-spesialis dan berpotensi merevolusi aplikasi luas dari genetika artropoda fungsional."
Peneliti lain di atas kertas adalah Duverney Chaverra-Rodriguez, Vanessa Macias dan Donghun Kim, sarjana postdoctoral dalam entomologi, Penn State; Grant Hughes, asisten profesor patologi, Universitas Texas Medical Branch; Sujit Pujhari, asisten profesor penelitian entomologi, Penn State; Yasutsugu Suzuki, sarjana postdoctoral di virologi, Institut Pasteur; dan David Peterson dan Sage McKeand, mahasiswa sarjana, Penn State.
Institut Kesehatan Nasional - Institut Nasional Alergi dan Penyakit Menular; National Science Foundation; Departemen Pertanian AS - Institut Makanan dan Pertanian Nasional; dan Departemen Kesehatan Pennsylvania menggunakan Dana Penyelesaian Tembakau mendukung pekerjaan ini.