211service.com
Boeren proberen krachtige gene drive in te zetten
Een technologie die wordt gevreesd vanwege zijn potentieel als biowapen, trekt de aandacht van boeren als een manier om plagen te bestrijden. 12 december 2017
Met dank aan Omar Akbari
Sinds het voor het eerst verscheen in Noord-Californië in 2008, is de drosophila met gevlekte vleugels, een soort fruitvlieg afkomstig uit Azië, de vloek geworden van de kersenboerderijen van de staat vanwege de vlijmscherpe legboor op zijn staart.
In plaats van eieren te leggen in rottende bessen, zoals huisvliegen doen, slaat de invasieve soort gaten in fruit dat nog aan het rijpen is, waardoor het bederft. De kosten voor de Amerikaanse landbouw: ongeveer $ 700 miljoen per jaar.
De kersentelers in Californië denken dat ze misschien een manier hebben om goedkoop van de vliegen af te komen. Hiervoor rekenen ze op een technologie die door genetici is ontwikkeld: een gene drive die DNA-veranderingen kan verspreiden onder wilde vliegen, waardoor ze mogelijk worden gedood.
Gene-drive-technologie is een van de meest besproken en gevreesde uitvindingen van de moderne biologie. Tegenstanders noemen het een genetische atoombom en willen dat het verboden wordt. Anderen zien de mogelijkheid van ongekende volksgezondheidsinterventies, zoals het uitroeien van de muggen die malaria verspreiden.
Nu liggen voor het eerst commerciële toepassingen op tafel. Met financiering van de California Cherry Board hebben wetenschappers van de University of California, Riverside, een gene drive geïnstalleerd in de invasieve plaag, de eerste keer dat de technologie is vastgesteld in een commercieel belangrijke soort.
De larve van een fruitvlieg is roodgloeiend. De fluorescerende markering geeft aan dat het een gene drive, of egoïstisch genetisch element, van zijn moeder heeft geërfd. MET DANK AAN OMAR AKBARI
Naast die inspanning, die beperkt blijft tot het laboratorium, streven twee spin-outbedrijven van de University of California, San Diego, ook naar commercieel gebruik van gene drives. Eén, Agragene, is ook van plan om planten en insecten te veranderen. Het zusterbedrijf, Synbaal , wil de technologie gebruiken als een snelle manier om laboratoriummuizen en mogelijk honden te construeren.
Het gaat erom genen onder nauwkeurige controle te hebben in welk organisme je ook aanpast, zegt David Webb, waarnemend CEO van beide UCSD-spin-outbedrijven, die geen van beide kapitaal hebben opgehaald.
Een gene drive werkt via een zogenaamd egoïstisch gen dat zichzelf kan repliceren en geërfd kan worden door de meeste nakomelingen van een dier in plaats van slechts de helft, zoals gebruikelijk. Het effect wordt super-Mendeliaanse overerving genoemd .
Het probleem is dat het aanpassen van wilde dieren complexe ethische en regelgevende problemen oproept. Sommige wetenschappers bang zijn dat gene drives amok kunnen maken — laten we zeggen, als proefdieren ontsnappen en veranderingen in het wild verspreiden. Het Broad Institute of MIT en Harvard heeft zelfs gene drives toegevoegd aan een lijst met toepassingen van gen-editing-technologie die bedrijven volgens hen niet zouden moeten nastreven.
Bovendien zal elk gebruik van zo'n krachtige technologie sterk gereguleerd zijn. Dergelijke obstakels verklaren waarom de meeste financiering voor gene-drive afkomstig is van filantropen of het leger. De Gates Foundation heeft meer dan $ 75 miljoen toegezegd om zelfvernietigende malariamuggen te ontwikkelen, die volgens haar nodig zijn om die ziekte in Afrika uit te roeien. Dit jaar begon het Amerikaanse militaire onderzoeksbureau DARPA een vergelijkbaar bedrag uit te geven aan ontwikkeling tegengif voor gene drives , moeten ze als wapen worden gebruikt.
De California Cherry Board, die telers vertegenwoordigt, wil gewoon van de vliegen af. Toen het ongedierte tien jaar geleden arriveerde, begonnen de boomgaarden insecticiden te spuiten, pyrethroïden genaamd, met handelsnamen als Mustang Maxx en Warrior.
Omar Akbari. Met dank aan Omar Akbari
Dit is eigenlijk de sterkste chemische stof die er is, zegt Nick Matteis, directeur van de telersorganisatie. De sprays doden de vliegen en vrijwel elk ander insect, inclusief bijen. Als je niet hoeft te spuiten, is dat een groot probleem, zegt hij.
Voor de kersentelers ziet een gene drive eruit als een precisie-instrument dat één soort uit duizenden zou kunnen elimineren. In 2013 begon de organisatie de ontwikkeling van de technologie te financieren en besteedde ongeveer $ 100.000 per jaar, of ongeveer een derde van het onderzoeksbudget, om Riverside-professor Omar Akbari een gene drive in het genoom van die vlieg te laten installeren.
Het is veel geld vanuit hun perspectief, maar van onze kant is het alleen genoeg om een salaris en een paar experimenten te betalen, zegt Akbari, een expert op het gebied van insectengenetica en een van de deelnemers aan het DARPA-programma.
Toch had Akbari in juli succes met de gene drive. Zijn technologie, Medea genoemd naar de Griekse tovenares die haar kinderen vermoordde, verspreidde zich naar 100 procent van de vliegen in experimenten in laboratoriumkooien, zegt hij.
De volgende stap is om te bepalen welke genetische lading aan het egoïstische gen moet worden gehecht. Vrouwelijke vliegen overleven de winter omdat hun lichaam cryoprotectanten maakt. Door een gen toe te voegen om die chemicaliën te blokkeren, kunnen de vliegen bevriezen. Een andere mogelijkheid is het genetisch veranderen van de legboor van de insecten, zodat ze hun gedrag veranderen.
Als je dat mes weggooit of bot maakt, leggen ze, in plaats van rijpende kersen te steken, hun ei in rottend fruit, zoals gewone vliegen, zegt Akbari. De vliegen zouden nog steeds bestaan, maar ze zouden niet langer gewasplagen zijn.
Mensen zijn bang dat gene drives niet meer te stoppen zijn als ze eenmaal zijn vrijgegeven. In feite hebben wetenschappers een breed scala aan trucs om ze onder controle te houden. In het geval van Akbari heeft zijn Medea-systeem een groot aantal insecten nodig om de kettingreactie te laten beginnen - minstens duizenden. Dat betekent dat het onwaarschijnlijk is dat een paar vliegen die ergens anders meerijden in een doos kersen de rit per ongeluk verspreiden.
De California Cherry Board zegt nu klaar te zijn om grootschaliger laboratoriumonderzoek te financieren. Om ze te betalen en uiteindelijk goedkeuring te krijgen om een gene drive in te zetten, is de boerengroep van plan om geld in te zamelen van andere fruittelers om een algemeen nut beogende onderneming te financieren. Het bedrijf zou, als onderdeel van zijn charter, een vereiste hebben om zijn technische plannen en financiën in de openbaarheid te houden.
We zullen een entiteit creëren die zich voornamelijk in de trustbusiness bevindt, zegt Tom Turpen, een consultant die de boeren adviseert bij de oprichting van het nieuwe bedrijf. Anders zouden tegenstanders van ggo's waarschijnlijk een verlammend maatschappelijk debat aanwakkeren, zegt hij.
Matteis, de executive van Cherry Board, schat dat het vijf jaar kan duren voordat een gene drive is goedgekeurd en klaar is voor gebruik. Hij hoopt dat tegen die tijd het publiek het plan zal steunen. 'Voor elk insect dat in de verste verte gunstig wordt geacht voor het milieu, zou je het veel moeilijker hebben', zegt hij. 'Maar dit insect is een recente aankomst. Er zouden minder zorgen zijn over het verstoren van de cirkel van het leven.'