211service.com
Jordbrukare försöker distribuera kraftfull Gene Drive
En teknik som fruktas för sin potential som ett biovapen lockar till sig intresse från bönder som ett sätt att bekämpa skadedjur. 12 december 2017
Med tillstånd av Omar Akbari
Sedan den först dök upp i norra Kalifornien 2008, har fläckvingedrosophila, en typ av fruktfluga som är infödd i Asien, blivit en förödelse för statens körsbärsodlingar på grund av den rakbladiga äggläggaren på svansen.
Istället för att lägga ägg i ruttnande bär, som tamflugor gör, slår den invasiva arten hål på frukt som fortfarande mognar och förstör den. Kostnaderna för det amerikanska jordbruket: cirka 700 miljoner dollar per år.
Kaliforniens körsbärsodlare tror att de kan ha ett sätt att bli av med flugorna billigt. För att göra det, räknar de med en teknologi som utvecklats av genetiker: en gendrift som kan sprida DNA-förändringar bland vilda flugor, vilket potentiellt kan döda dem.
Gendrivande teknologi är bland de mest omdebatterade – och fruktade – uppfinningarna inom modern biologi. Motståndarna kallar det en genetisk atombomb och vill att det ska förbjudas. Andra ser möjligheten till oöverträffade folkhälsoinsatser, som att utrota myggorna som sprider malaria.
Nu är det för första gången kommersiell användning på bordet. Med finansiering från California Cherry Board har forskare vid University of California, Riverside, installerat en gendrivning i den invasiva skadegöraren, första gången tekniken har etablerats i en kommersiellt viktig art.
Larven av en fruktfluga lyser röd. Den fluorescerande markeringen signalerar att den har ärvt en gendrift, eller själviskt genetiskt element, från sin mor. MED TILLSTÅND AV OMAR AKBARI
Utöver denna ansträngning, som fortfarande är begränsad till laboratoriet, strävar två spinout-företag från University of California, San Diego, också på kommersiell användning av gendrivningar. En, Agragene, har också för avsikt att förändra växter och insekter. Dess systerbolag, Synbal , vill utnyttja tekniken som ett snabbt sätt att konstruera labbmöss och möjligen sällskapshundar.
Det handlar om att ha gener under exakt kontroll i vilken organism du än modifierar, säger David Webb, tillförordnad VD för båda UCSD spinout-bolagen, som inte har tagit in kapital.
En gendrift fungerar via en så kallad självisk gen som kan replikera sig själv och går i arv av de flesta av ett djurs avkomma snarare än bara hälften, som är vanligt. Effekten kallas supermendelskt arv .
Problemet är att modifiering av vilda djur väcker komplexa etiska och regulatoriska frågor. Vissa vetenskapsmän oroa dig för att gendrifter kan löpa amok — säg, om försöksdjur flyr och sprider förändringar i naturen. Broad Institute of MIT och Harvard har till och med lagt till gendrivningar till en lista över användningsområden för genredigeringsteknik som de inte tycker att företag bör eftersträva.
Dessutom kommer all användning av en så kraftfull teknik att vara mycket reglerad. Sådana hinder förklarar varför den mesta gendrivna finansieringen har kommit från antingen filantropier eller militären. Gates Foundation har åtagit sig mer än 75 miljoner dollar för att konstruera självförstörande malariamyggor, som den tror kan behövas för att utplåna den sjukdomen i Afrika. I år började den amerikanska militära forskningsbyrån DARPA att spendera ett liknande belopp för att utveckla motgift mot gendrifter , bör de användas som vapen.
California Cherry Board, som representerar odlare, vill bara bli av med flugorna. När skadedjuren kom för ett decennium sedan började fruktodlingarna spraya insekticider som kallas pyretroider, med handelsnamn som Mustang Maxx och Warrior.
Omar Akbari. Med tillstånd av Omar Akbari
Det här är i princip den starkaste kemikalien som finns, säger Nick Matteis, chef för odlarorganisationen. Sprayerna dödar flugorna och i stort sett alla andra insekter också, inklusive bin. Om du inte behövde spraya så är det jättebra, säger han.
För körsbärsodlarna ser en gendrift ut som ett precisionsverktyg som skulle kunna eliminera en art bland tusentals. 2013 började organisationen finansiera utvecklingen av tekniken och spenderade cirka 100 000 dollar per år, eller ungefär en tredjedel av sin forskningsbudget, för att låta Riverside-professorn Omar Akbari installera en gendrivning i flugans genom.
Det är mycket pengar ur deras perspektiv, men från vår sida räcker det bara för att betala en lön och några experiment, säger Akbari, expert på insektsgenetik och en av deltagarna i DARPA-programmet.
Ändå hade Akbari i juli framgång med gendriften. Hans teknologi, kallad Medea efter den grekiska trollkarlen som mördade sina barn, spred sig till 100 procent av flugorna i experiment i laboratorieburar, säger han.
Nästa steg är att bestämma vilken genetisk last som ska fästas på den själviska genen. Flughonor överlever vintern eftersom deras kroppar gör kryoskyddsmedel. Att lägga till en gen för att blockera dessa kemikalier kan få flugorna att frysa. En annan möjlighet är att genetiskt förändra buggarnas äggläggare så att de ändrar sitt beteende.
Om man gjorde sig av med den kniven eller matte den, istället för att sticka mogna körsbär, skulle de lägga sitt ägg i ruttnande frukt, som vanliga flugor, säger Akbari. Flugorna skulle fortfarande finnas, men de skulle inte längre vara växtskadegörare.
Folk fruktar att gendrifter kommer att vara ostoppbara när de väl släpps. Faktum är att forskare har en mängd olika knep för att hålla dem under kontroll. I Akbaris fall kräver hans Medea-system ett stort antal insekter för att kedjereaktionen ska börja - åtminstone tusentals. Det betyder att några flugor som tar en tur någon annanstans i en låda med körsbär är osannolikt att sprida drevet av misstag.
California Cherry Board säger att det nu är redo att finansiera större laboratoriestudier. För att betala för dem, och så småningom söka godkännande för att distribuera en gendrivning, planerar bondegruppen att samla in pengar från andra fruktodlare för att finansiera ett allmännyttigt företag. Företaget skulle, som en del av sin stadga, ha ett krav på att hålla sina tekniska planer och ekonomi öppet.
Vi kommer att skapa en enhet som i grunden är i trustbranschen, säger Tom Turpen, en konsult som ger råd till bönderna i deras bildande av det nya bolaget. Annars, säger han, skulle motståndare till GMO sannolikt inleda en förlamande offentlig debatt.
Matteis, chef för Cherry Board, uppskattar att det kan ta fem år innan en gendrivenhet är godkänd och redo att distribueras. Han hoppas att allmänheten då kommer att stödja planen. 'Varje insekt som anses vara mycket fördelaktig för miljön, skulle du ha det mycket svårare', säger han. 'Men den här insekten är en nyligen ankomst. Det skulle vara mindre oro för att störa livets cirkel.'