Чем опасен укус клеща? Клещ является своеобразной “копилкой” для микроорганизмов. Клещи переносят более 40 возбудителей инфекционных заболеваний. Наиболее опасными являются и актуальными являются клещевой энцефалит и системный боррелиоз (болезнью Лайма)

Технология редактирования генов CRISPR меняет способы борьбы со многими угрозами общественному здоровью - от диабета до редких заболеваний крови, и среди них есть немало инфекций, переносимых насекомыми. Недавно ученые достигли большого прогресса в генетической модификации комаров, чтобы замедлить распространение малярии, а теперь другая группа исследователей использовали технологию для того чтобы впервые продемонстрировать возможность редактирования генов в клещах, что является значительным прорывом в борьбе с болезнью Лайма.

Ученым впервые удалось использовать CRISPR-Cas9 для редактирования генов клещей.Depositphotos

До сих пор считалось, что редактирование генов в клещах невозможно, и на то были веские основания. Эмбрионы клещей очень сложно поддаются инъекциям, поскольку в яйцо покрыто восковым налетом, (вырабатываемый самками клещей с помощью органа Genes),  имеет жесткий защитный слой, а его содержимое находятся под высоким давлением.

"Несмотря на их способность приобретать и передавать целый ряд болезнетворных микроорганизмов, исследования клещей отстают от других членистоногих переносчиков, таких как комары, в основном из-за проблем с применением доступных генетических и молекулярных инструментов", - сказала Моника Гулиа-Нусс, соавтор исследования и молекулярный биолог из Университета Невады в Рино.

Гулиа-Нусс и ее исследовательская группа, в которую вошли ученые из Университета Мэриленда и Университета штата Пенсильвания, считают, что они наконец-то смогли разобраться в проблеме. Первым делом чтобы предотвратить образование воскового покрова, учёные удалили у  самок клещей орган Genes. После чего яйца были обработаны химическими веществами - бензалкония хлоридом и хлоридом натрия, что позволило частично растворить защитный слой и снизить давление внутри яиц.

Редактирование генного кода с помощью инъекций клещевого эмбриона. Университет Мэриленда

 

"Мы смогли аккуратно препарировать самок клещей, чтобы хирургическим путем удалить орган, покрывающий яйца воском, но при этом позволить самкам откладывать жизнеспособные яйца", - говорит Гулиа-Нусс. Эти яйца без воска позволили ввести эмбрионам клещей материалы, необходимые для модификации генома". Другой важной задачей было понимание сроков развития эмбриона клеща. Об эмбриологии клещей известно так мало, что нам нужно было определить точное время введения CRISPR-Cas9 для обеспечения наибольшей вероятности вызвать генетические изменения".

Команда смогла ввести в яйца комплекс CRISPR-Cas9, который содержал ферменты, "разрезающие" ДНК в определенных местах, что позволило успешно удалить два разных гена, при этом выживаемость эмбрионов составила 10 процентов. Также ученые использовали другую форму CRISPR-Cas9 для введения пептида беременным самкам клещей, доставляя комплекс в развивающиеся яичники для редактирования генома потомства. В последнем эксперименте (под названием ReMOT Control) выжили все инъецированные насекомые.

"Ранее ни одна лаборатория не демонстрировала возможность изменения генома у клещей", - говорит Нусс. "Некоторые считали, что это слишком сложно осуществить. Это первое исследование, демонстрирующее, что генетическая трансформация клещей возможна и не одним, а двумя различными методами".

Продемонстрировав результаты исследования, ученые собираются приступить к редактированию генома клещей в попытке предотвратить передачу болезни Лайма и клещевого энцефалита, которыми ежегодно заражаются несколько сотен тысяч людей по всему миру. В будущем ученые планируют найти фрагменты ДНК отвечающие за развитие болезнетворных патогенов и в конечном итоге сделать клещей безвредными для человека.

"Наличие инструментов редактирования генома позволит нам раскрыть некоторые секреты клещевого ДНК и определить, как эти уникальные животные выживают в окружающей среде, как они взаимодействуют с патогенами и как мы можем предотвратить распространение клещами болезней среди людей и домашнего скота", - говорит Гулиа-Нусс.

Исследование было опубликовано в журнале iScience.

Источники: Университет штата Пенсильвания, Университет Мэриленда, Университет Невады, Рино, Cell Press
https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(22)00051-7
 https://umdrightnow.umd.edu/gene-editing-breakthrough-in-ticks-to-help-combat-lyme-disease