Im Kampf gegen die invasive Hausmaus auf Inseln setzen Wissenschaftler die eigenen Gene der Nagetiere dagegen ein.
Mit den richtigen Optimierungen könnte die Einführung von ein paar hundert genetisch veränderten Mäusen die invasive Mauspopulation einer Insel in etwa 25 Jahren zum Aussterben bringen, berichten Forscher am 15. November Proceedings of the National Academy of Sciences. Der Trick besteht darin, die Änderungen einem Abschnitt der Maus-DNA hinzuzufügen, der viel häufiger vererbt wird, als er sollte.
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Wissenschaftler haben im Labor ähnliche nicht vererbbare Gene – sogenannte Gene Drives – geschaffen. Die Chunks sind so konzipiert, dass sie an die meisten oder alle Nachkommen eines Tieres statt an die übliche Hälfte weitergegeben werden und diese Nachkommen obendrein unfruchtbar machen. Wissenschaftler haben Gene Drives verwendet, um Populationen von Mücken und Fruchtfliegen zu reduzieren (SN: 17.12.18).
Aber Säugetiere sind eine andere Geschichte. Wissenschaftler haben zuvor einen Gene Drive synthetisiert, der in etwa 80 Prozent der Fälle in Mäusen weitergegeben wird (SN: 23.01.19). Aber der Antrieb ist nicht stark genug, um eine Bevölkerung schnell zu stoppen.
Zum Glück hat die Natur es gehandhabt. Ein Haplotyp ist eine natürlich vorkommende Gruppe von Genen, die während der Replikation als Einheit weitergegeben wird. Das Genom der Hausmaus (Mus musculus) hat einen bestimmten Haplotyp, genannt die t Haplotyp, der in mehr als 95 Prozent der Fälle an die Nachkommen weitergegeben wird, anstatt der typischen 50 Prozent.
Dieser natürliche Gene Drive hat Vorteile, sagt Anna Lindholm, Biologin an der Universität Zürich, die nicht an der Studie beteiligt war. Es „hat sich natürlich entwickelt und ist weiterhin in freier Wildbahn vorhanden, und wir haben in Wildpopulationen noch keine Resistenz dagegen gefunden“, sagt sie. Es kommt auch nicht in anderen Arten vor M. musculus, was bedeutet, dass es sich wahrscheinlich nicht auf andere nichtinvasive Mäuse ausbreiten wird.
Der Molekularbiologe Paul Thomas und seine Kollegen entschieden sich für das Ziel t Haplotyp mit dem molekularen Werkzeug zum Ausschneiden und Einfügen namens CRISPR/Cas9 (SN: 24.08.16). Sie verwendeten CRISPR, um die Gensequenz für das CRISPR-Tool selbst in die einzufügen t Haplotyp. Wenn eine männliche Maus das Veränderte trägt t Haplotyp paart sich mit einem Weibchen, die eingefügten Gene für das CRISPR-Werkzeug treten in Aktion. Es verwendet einen speziellen genetischen Leitfaden, um das Gen für das Hormon Prolaktin anzuvisieren und zu inaktivieren – wodurch alle weiblichen Mäusebabys unfruchtbar werden.
Das Beste daran ist, dass das Natürliche t Haplotyp kann auch Männer sterilisieren, sagt Thomas von der University of Adelaide in Australien. Männchen mit zwei Kopien – homozygote Männchen – vermehren sich überhaupt nicht.
„Wenn du einen bekommen könntest t Um sich in einer Population auszubreiten, könnten homozygote Männer unfruchtbar werden“, sagt er. „Und mit dem zusätzlichen CRISPR-Element erhalten wir homozygote Weibchen, die auch unfruchtbar sind.“
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Um herauszufinden, wie gut die t Haplotyp-Mäuse auf einer Insel, auf der Mäuse die Biodiversität verwüsten, verwendeten die Wissenschaftler eine Computersimulation einer Insel mit 200.000 Mäusen. Das Team fand heraus, dass das Hinzufügen von nur 256 Mäusen mit CRISPR verändert war t Haplotype könnte die Mauspopulation in etwa 25 Jahren erfolgreich auf Null treiben. Auch ohne CRISPR, Hinzufügen von Mäusen mit dem normalen t Haplotyp könnte die Bevölkerung in etwa 43 Jahren tanken.
Aber Models sind keine Mäuse. In einem abschließenden Test haben Thomas und seine Kollegen das Modell in die Realität umgesetzt. Das Team änderte die t Haplotyp in einer kleinen Gruppe von Mäusen im Labor und verwendete Gentests, um zu zeigen, dass diese Mäuse ihre neue Genetik in 95 Prozent der Fälle weitergeben würden.
„Das ist eine clevere Idee, darauf aufzubauen t haplotypisieren Sie das natürliche Antriebssystem und verwenden Sie CRISPR, nicht um das Konstrukt zu verbreiten, sondern um Gene zu schädigen, die für die weibliche Fruchtbarkeit notwendig sind“, sagt Lindholm. „Dies ist ein großer Fortschritt in der Entwicklung neuer Werkzeuge zur Kontrolle invasiver Mauspopulationen.“
Der nächste Schritt, sagt Thomas, wird darin bestehen, die Auswirkungen in echten Mäusepopulationen in sicheren Gehegen zu testen, um herauszufinden, ob die genetisch verändert sind t kann Mäuse an der Fortpflanzung hindern. Die Wissenschaftler wollen auch sicherstellen, dass alle gentechnisch veränderten Mäuse, die in die Wildnis entlassen werden, über einen Sicherheitsmechanismus verfügen, sodass andere Mäuse an anderer Stelle nicht betroffen sind.
Die endgültige Version könnte auf winzige Mutationen abzielen, die nur auf einer Insel vorkommen, auf der die Schädlingspopulation isoliert ist, schlägt Thomas vor. Wenn die Maus auf das Festland entkommen würde, hätten ihre veränderten Gene keine Auswirkungen auf die einheimischen Mäuse. Die Wissenschaftler wollen sich auch mit den in der Gegend lebenden Menschen beraten, wie es Beamte taten, als gentechnisch veränderte Mücken in Florida freigesetzt wurden (SN: 14.05.21).
Schließlich stellt er fest, dass 25 Jahre für einige gefährdete Inselpopulationen eine lange Wartezeit sind. „Wir würden gerne sehen, dass CRISPR schneller funktioniert“, sagt er. „Es ist noch in Arbeit.“
Quellen
L. Gierus et al. Nutzung eines natürlichen murinen meiotischen Antriebs zur Unterdrückung invasiver Populationen. Proceedings of the National Academy of Sciences. Vol. 119, 15. November 2022, e2213308119. doi: 10.1073/pnas.2213308119.
Autoren: Bethany Brookshire von Sciencenews
