게놈 수정을위한 혁명적 인 CRISPR 기술이 최근 몇 년 동안 이륙함에 따라, 대담한 잠재적 적용 중 하나는 보존 과학자, 정책 입안자, 공중 보건 노동자 및 기타의 관심을 끌었습니다. 소위 유전자 드라이브를 만들기 위해 원치 않는 종을 제거하거나 통제하는 데 사용될 수 있습니다. 그 접근법의 지혜 나 위험에 대해 토론하는 전문가들은 종종 매우 다른 대답에 도달했습니다.
오늘 발행되고있는 새로운 논문은주의를 기울이는 경우를 만듭니다. 컴퓨터 모델링을 사용하면 적어도 일부 형태에서 드라이브가 이전에 제안한 것보다 더 침습적 일 수 있음을 시사합니다. 이 논문은 이제 Scientific Preprint 사이트 Biorxiv.org에 있습니다. (하버드 대학교 (Harvard University)의 팀과 매사추세츠 공과 대학 (Massachusetts Institute of Technology)의 저자는이 작품을 동료 검토 저널에 제출했습니다.)
유전자 드라이브는 성적 생식의 상속 규칙을 변경하기 위해 DNA에 삽입 될 수있는 유전 적 구조입니다. 그들은 특정 특성이 부모에서 자손으로 50-50에서 거의 100 %로 전달 될 가능성을 높일 수 있습니다. 이 기술은 실험실에 훨씬 제한되어 있지만 많은 과학자들은 결국 질병에 맞는 곤충, 침습적 종 및 기타 문제가있는 유기체를 통제하기 위해 그것을 사용하기를 희망합니다.
.그 야망은 두 종류의 저항을 만났습니다. 하나는 유전자 드라이브가 침습적이 될 수 있다고 우려하는 다른 연구원과 환경 주의자들로부터 온 것입니다. 다른 하나는 자연 세계 자체에서 나온 것입니다. 작년에보고 된 일련의 논문은 유전자 드라이브에 대한 내성을 발전시키는 유기체가 야생에서 멀리 떨어지지 못하게 할 수 있다고 제안했다.
.그러나 Harvard와 MIT의 새로운 모델링 작업은 유전자 드라이브의 가장 기본적인 버전 (CRISPR 기술이있는 유전자 드라이브, 무기한으로 확산되고 있음)이 진화 적 저항에 직면하더라도 침습적 일 수 있음을 발견했습니다. 새로운 논문에서, 침략적 인 경우, 유전자 드라이브가있는 소수의 유기체조차도 큰 야생 인구로 풀려나면 드라이브 요소가 해당 인구와 이웃 인구로 퍼질 수 있음을 의미합니다. "
오늘 PLOS 생물학에서 발표 된 관점에서, MIT의 진화 엔지니어 인 Kevin Esvelt, 뉴질랜드 오 타고 대학의 유전 학자 인 Neil Gemmell은 표준 유전자 드라이브로 위험에 처해있는 것을 간략하게 설명합니다.
관점은 또한 Esvelt의 실험실에서 홍보하는 테스트되지 않은 접근 방식을 포함하여 국소 유전자 드라이브에 대한 더 많은 연구를 요구합니다. 이는 표준 드라이브와 다소 작동하지만 생물학적 한계가있어 표적 인구 외부에 퍼질 가능성이 적습니다.
.Esvelt는 관점이 부분적으로 2014 년에 공동 저술 한 논문에서 진술을 수정하는 데 도움이되었으며, 이제 보존에서 표준 유전자 운전의 잠재력에 대해 너무 낙관적이라고 생각합니다.
."우리는"표준 유전자 드라이브에 대한 사용으로 환경 보존을 나열하기로 한 나의 초기 결정 "이 실수라는 사실을 분명히하기를 희망하고있다"고 그는 말했다. "[로컬] 드라이브 기술을 수행하지 않는 한 문제가 될 것입니다."
.유전자 드라이브 모델의 실제 데이터
Modeling Preprint에서 Harvard와 MIT 팀은 하나의 유형의 표준 유전자 드라이브 만 교체 또는 변경 드라이브라고하는 것으로 간주했습니다. 여기서 드라이브는 인구의 특성을 교환합니다. 예를 들어, 교체 드라이브는 anopheles를 변경할 수 있습니다 말라리아 기생충을 물리적으로 전달할 수 없도록 모기.
이 모델은 또한 인구의 거리, 지역 생태학의 차이 및 실험실 유기체가 야생의 대응 자와 짝을 이루는 능력을 포함하여 야생에서 유전자 드라이브의 확산을 억제 할 수있는 다양한 요인을 무시했습니다.
.이 단순성은“고의적”이라고 노블은 말했다. “우리는주의를 기울이고 가능한 한 간단하게 유지하고 싶었습니다. 더 많은 요소를 추가하면 [유전자 드라이브]가 격리 관점에서 더 좋아 보일 수 있습니다.”
.이 논문에는 두 가지 주요 모델이 포함되었습니다. 첫 번째는 개인이 다른 사람과 짝을 이룰 가능성이 높은 많은 유기체를 가정했습니다. 두 번째는 인구를 소규모 그룹으로 깨뜨 렸으며 개인은 그들 사이에서 이주 할 수있었습니다. 두 모델 모두 야생형 유기체 (자연적으로 발생하는 게놈이있는 것)와 유전자 드라이브 또는 유전자 드라이브에 대한 저항성을 가진 유기체의 혼합을 포함했습니다.
.유전자 드라이브가 실제로 얼마나 효율적일 수 있는지, 그리고 그들이 직면했을 정도로 얼마나 많은 저항을 얻기 위해, 팀은 과일 파리, 모기 및 효모에서 출판 된 유전자 드라이브 실험에서 데이터를 가져 왔습니다.
.결과는 소수의 유전자 구동 유기체조차 방출하는 것이 침습적 일 수 있음을 시사합니다. 이것은 가장 효과적인 유전자 드라이브와 저항의 존재에서도 마찬가지입니다. 예를 들어 보수적으로 효율적인 유전자 드라이브와 관련된 한 모델로 된 시나리오에서는 10 개의 유기체 만 방출하면 97 %의 침략 가능성이 생겨서 평균적으로 인구의 3 분의 1로 드라이브를 확산 시켰습니다.
그러나이 모델은 대부분의 과학자들이 보존 프로젝트에 사용될 가능성이 더 높다고 생각하는 유전자 드라이브를 고려하지 않았다 :억제 드라이브. 그에서 유전자 드라이브는 인구가 생존 해야하는 특성을 변화시킵니다. 예를 들어, 그러한 운전은 인구를 모두 남성 또는 모든 여성으로 비틀어 번식을 멈추고 사망 할 수 있습니다. Noble이 곧 조사 할 계획이라고 말했지만 억압 드라이브가 침략적으로 입증 될지 여부는 불분명합니다.
새로운 모델이 하위 집단 사이의 마이그레이션을 살펴보면“지금까지 사람들이 고려하지 않은 것”이기 때문에이 연구에 참여하지 않은 Cornell University의 인구 유전학자인 Philipp Messer는 말했다. 실험 데이터를 모델에 다시 연결하는 것도 유전자 드라이브의 새로운 단계입니다. 그는 그 결과가 특히 놀랍지는 않지만 실제 세계를 얼마나 단순화하기 때문에 얼마나 잘 모델링하는지 말하기는 어렵다고 덧붙였다.
.모델링 논문에 따르면, 이번 조사 결과는 국립 과학, 공학 및 의학 아카데미의 2016 년 보고서의 질문 권장 사항을 요구합니다. 이 보고서는 유전자 드라이브에주의를 기울였으며 통제 된 현장 테스트를 포함하여 더 많은 연구를 권장했습니다. 그러나 하버드와 MIT 팀은 통제 된 현장 테스트조차도 표준 유전자 드라이브에 문제가 될 수 있다고 주장합니다.
평가에 동의하지 않는 사람들 중에는 2016 년 보고서의 저자 중 한 명인 Jason Delborne이자 노스 캐롤라이나 주립 대학의 과학, 정책 및 사회 교수가 있습니다. 2016 년 보고서는 현장 테스트에 대한 단계적 접근을 제안했지만 저자들은“환경 릴리스를 추구하는 데 충분하지 않다고 결론 지었다”고 Delborne은 이메일로 썼다.
."아마도 그것은 바뀌지 않았을 것"이라고 덧붙였다. "불행히도, '현장 시험'이라는 용어는 위험 정도의 위험 정도가 기술의 세부 사항과 맥락에 의존하기 때문에 정확한 개념이 아닙니다."
.친근한 동네 유전자 드라이브
PLOS 관점 논문에서, Esvelt와 Gemmell은 보존 프로젝트에서 표준 유전자 드라이브에 대한 더 넓은 영향, 특히 섬에서 침습성 쥐, 생쥐 및 기타 포유류를 제거하는 것을 목표로하는 광범위한 의미를 설명했습니다.
.이 논문은 유전자를 모집단에 퍼뜨릴 수는 있지만 그 집단을 넘어서는 대체 유전자 구동 기술을 강조했다. 한 가지 예는 정밀 유전자 드라이브이며,이 유전자 드라이브는 모집단에 고유 한 유전자의 버전을 대상으로합니다. 예를 들어, 섬에 사는 침습성 마우스는 여전히 동일한 종이지만 독특한 유전 적 특징을 가질 정도로 오랫동안 본토 마우스에서 분리되었을 수 있습니다. 이 특징을 대상으로하는 유전자 드라이브는 섬에서는 효과가 있지만 다른 생쥐에서는 그렇지 않습니다.
지금까지 테스트되지 않은 또 다른 아이디어는 Esvelt의 실험실에서 나온 것입니다. 그는 그것을 데이지 드라이브라고 부릅니다.이 드라이브는 본질적으로 데이지 체인의 링크와 같이 유전자 드라이브를 별도의 상호 작용 조각으로 분리합니다. Esvelt는“유전 적 다기 단계 부스터 로켓과 같은 종류”라고 Esvelt는 말했다. 표준 유전자 드라이브는 파트너 염색체에 자체 사본을 삽입하는 반면, 데이지 드라이브는 각각의 도움으로 다음 조각을 염색체로 복사하는 데 도움이되지만, 디자인 별 한 조각은 다른 사람의 도움을받지 못합니다. 결국, 조각이 인구가 떨어지면서 드라이브는 새로운 세대로 퍼질 수 없습니다.
Gemmell은 PLOS 관점은 토론을 유발하기위한 것이라고 말했다. "우리는 유전자 드라이브 기술 자체에 반대하지 않습니다"라고 그는 썼습니다. 유전자 드라이브는“보존 영역의 다양한 문제에 대한 중요한 미래 솔루션입니다. 그러나 환경 적 맥락에서 재배치를 진지하게 고려하려면 어떤 맥락에서는 제어 할 수 있어야합니다.”
그러나 North Carolina State의 유전자 공학 및 사회 센터의 곤충 학자이자 공동 이사 인 Fred Gould는 Gene Drive Research에주의를 기울이는 것이 중요하지만 새로운 것은 아니라고 말했다.
그는“사람들이 조심하고있는 것 같습니다.”라고 그는 보존을위한 유전자 드라이브를 탐구하는 소수의 연구 그룹을 언급하면서 말했다. 뉴질랜드의 Predator Free 2050과 미국, 호주 및 뉴질랜드의 Predator Free 2050은 이미 지역 유전자 드라이브를 탐색하고 잠재적 위험과 혜택에 대해 지역 사회와 의사 소통 할 계획입니다.
.Gould는 또한 지금까지 Gene-Drive Research가 초기 단계에 있으며 (현장 시험 준비가되지 않았으며, 드라이브가 실제로 어떻게 행동할지 불분명하다고 강조했다. 미래를 조사하는 것이 중요하지만 사람들이 실제로 무엇을하고 있는지 인식하고 있다고 그는 덧붙였다. "여기서 우리 자신보다 앞서 나가야한다고 생각하지 않습니다."
