Auf dem sich schnell entwickelnden Gebiet der Genetik zeichnet sich eine neue Technik namens „DIPA-CRISPR“ als potenzieller Durchbruch ab. Diese von einem Forscherteam der Universität Kyoto und dem Institut für Evolutionsbiologie in Spanien entwickelte Methode ermöglichte erstmals die genetische Veränderung einer Kakerlake.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Techniken, die eine direkte Injektion in Eier erfordern, wirkt DIPA-CRISPR auf erwachsene Insekten und eröffnet neue Möglichkeiten in der biologischen Forschung. Mit nachgewiesener Wirksamkeit bis 50%, könnte diese Innovation tiefgreifende Auswirkungen nicht nur auf die Schädlingsbekämpfung, sondern auch auf das Verständnis der biologischen Funktionen von Insekten haben.
Die CRISPR-Revolution: von Kakerlaken bis zu allen anderen Insekten
In der riesigen Welt der Insekten wird die Kakerlake oft als lästig und unerwünscht angesehen. Doch CRISPR hat sie zu einer echten Labor-Berühmtheit gemacht. Takaaki Daimon von der Universität Kyoto und sein Team haben eine revolutionäre Technik namens „DIPA-CRISPR“ entwickelt, die die Art und Weise verändern könnte, wie wir Insekten sehen … Und ich meine nicht ästhetisch.
Um Insekten genetisch zu verändern, mussten Wissenschaftler bisher CRISPR oder andere Technologien in einem frühen Entwicklungsstadium direkt in Eier injizieren. Keine leichte Aufgabe, wenn man bedenkt, dass manche Eier, etwa die der Kakerlake, durch eine harte Schale geschützt sind, die sich nur schwer durchdringen lässt. Stellen Sie sich vor, Sie versuchen, mit einer Nadel eine Nuss zu knacken: Nicht gerade ein Kinderspiel.
Dieses Verfahren erforderte spezielle, teure Ausrüstung und hochqualifiziertes Personal. Jede Insektenart erforderte eine spezifische Konfiguration und einige konnten überhaupt nicht verändert werden. Doch DIPA-CRISPR verändert die Spielregeln.
Wie funktioniert DIPA-CRISPR?
Anstatt auf Eier abzuzielen, wird das CRISPR-System in die Körper erwachsener Insekten in der Nähe ihrer sich entwickelnden Embryonen injiziert. In der gerade veröffentlichten Studie (ich verlinke sie hier) wurde das System getestet, um Insekten mit weißen Augen zu produzieren, die die Expression bestimmter Gene verhindern. In den Ergebnissen bis zu 22 % der Kakerlaken und mehr als 50 % der Rotmehlkäfer Sie haben das gewünschte Merkmal geerbt. Die Mutationen wurden auch an die Nachkommen der gentechnisch veränderten Insekten weitergegeben.
„In gewisser Weise wurden die Insektenforscher von einer Last befreit“ sagte Daimon. „Wir können Insektengenome jetzt freier und nach Belieben bearbeiten. Im Prinzip sollte diese Methode funktionieren für mehr als 90 % der Insektenarten."
Die Herausforderungen und Einschränkungen
Wie jede neue Technologie gibt es auch bei DIPA-CRISPR Dinge zu perfektionieren. Einige Arten, wie zum Beispiel Fruchtfliegen, sind für diese Technik möglicherweise nicht geeignet.
Darüber hinaus kann DIPA-CRISPR zwar bestimmte Gene effektiv ausschalten („Knock-out“), war jedoch bei der Hinzufügung von Genen („Knock-In“) nicht so effektiv. „Knock-in“-Experimente mit dem Mehlkäfer haben sich bewährt nur um 1,2 %.
Kakerlaken-Genbearbeitung: Warum es eine wichtige Entdeckung ist
DIPA-CRISPR ist viel einfacher als die Standardmethode zur Herstellung gentechnisch veränderter Insekten. Es erfordert nur minimale Ausrüstung und läuft auf kommerziell erhältlichen Cas9-Proteinen. Dies verschafft ihm einen Vorteil gegenüber anderen CRISPR-Technologien, die zur Bearbeitung von Insekten und Spinnentieren verwendet werden.
„Wir stehen möglicherweise am Anfang einer Ära, in der wir die unglaublichen biologischen Funktionen von Insekten voll ausschöpfen können“, sagt er Daimon. „Prinzipiell wäre es auch möglich, dass andere Arthropoden mit einem ähnlichen Ansatz gentechnisch verändert werden könnten. Nicht nur die Kakerlake, sondern auch landwirtschaftliche und medizinische Parasiten wie Milben und Zecken und sogar wichtige Fischarten wie Garnelen und Krabben.“
Die Wissenschaft hat ihre eigene Art, das Gewöhnliche in etwas Außergewöhnliches zu verwandeln. DIPA-CRISPR wird neue Türen in der Forschung, Schädlingsbekämpfung und dem Verständnis der Biologie öffnen.
