蜱虫不仅仅是一种不便。在美国、加拿大和欧洲,莱姆病等危险且可能致命的蜱传播疾病正在上升,对任何在户外工作或重新创造的人构成威胁。生物化学与化学系助理教授莫妮卡·古利亚·努斯领导的一项研究合作;内华达大学里诺校区的分子生物学为蜱开发了突破性的基因编辑,通过减少蜱作为疾病和病原体转变的载体,可以减轻这种公共卫生关注。
该研究团队的最新发现发表在iScience杂志上,这是一项新的协议,允许在蜱虫胚胎阶段进行基因编辑,此前人们认为这是不可能的。
Gulia Nuss实验室由农业、兽医和兽医学系助理教授Andrew Nuss参与了这项研究;来自内华达大学里诺校区的牧草科学和他的实验室,以及滨州州立大学传染病动力学中心和马里兰大学生物科学和生物技术研究所的研究人员。这项研究是由美国国立卫生研究院资助的,该项目得到了内华达大学里诺校区内华达生物信息学中心的进一步帮助。
在这项研究中,研究人员使用两种方法成功地用CRISPR-Cas9对蜱进行了靶向基因破坏:胚胎注射和受体介导的卵巢货物转导(ReMOT Control),这是一种节肢动物基因编辑的劳动强度较低的方法,最早由宾夕法尼亚州立大学的合作者Jason Rasgon在昆虫中开发。
虽然莱姆病是最常见的蜱传播疾病,但在美国,至少有20种不同的感染由蜱传播。每年诊断出30多万例莱姆病新病例,新病例数量和发现蜱的地区都在增加。
2019年获得该大学早期职业创新者奖的古利亚·努斯说:“蜱是一种公共卫生公害。它们传播许多病原体,可导致人类、伴生动物和野生动物患病。”。“我们需要在分子水平上了解蜱的生物学。如果我们更好地了解[蜱]载体,我们可以找到新的方法来管理蜱和蜱传播疾病,无论是通过杀螨剂、疫苗还是药物开发。”
Gulia Nuss的工作引起了国会成立的蜱传疾病工作组的注意,她邀请她在2021年12月8日的最新会议上发表她的公众影响力研究和开创性的发现。她称这是一次“伟大的经历”,她可以详细阐述他们正在开发的方法如何在蜱虫研究领域带来新的重大发展。
古利亚·努斯说:“这是蜱虫首次在基因水平上进行任何方式的修改,因此委员会对此非常感兴趣。”。“委员会成员希望更多地了解[我们小组的]工作,以及这如何适用于蜱传疾病研究的不同领域。”
Gulia Nuss和Andrew Nuss的实验室共同开发了蜱基因编辑的胚胎注射方案。有了这项新的发展,研究人员可以开始编辑基因组中的任何基因,让他们能够提出以前无法回答的问题。例如,当编辑或删除某些基因时,他们可以检查蜱虫发生了什么,以及这种改变是否以对人类无害的方式干扰病原体的发展。
这一发现并非没有挑战。Gulia Nuss描述的一项重大斗争是开发一种注射蜱卵的方法。蜱之所以独特,是因为它们在卵上涂上了大量的蜡,而且在研究人员成功注入胚胎而不杀死卵之前,必须清除这些蜡。马里兰大学的Robert Harrell和昆虫胚胎注射专家的协作对于寻找蜱胚胎合适的注射条件是很重要的。
农业学院院长比尔·佩恩(Bill Payne)说:“莫妮卡和她的合作者通过在基因水平上修改蜱虫来降低莱姆病的发病率,为我们在这所大学开展的开创性研究提供了一个很好的例子,这些研究对公共卫生问题产生了真正的影响。我们非常感谢他们加入我们的团队。”,生物科技及;自然资源。
这个解决方案是在Harrell与内华达大学里诺校区合作访问期间进行的,在这期间,他、Gulia Nuss和Andrew Nuss考虑蜱生物学和蜱中的腺体,产生蜡并覆盖其中的卵。他们假设,如果他们能移除腺体,他们的蜡问题就会得到解决。古利亚·努斯说,这最终是正确的,导致了“技术突破”。
安德鲁·努斯(Andrew Nuss)说,从其他人过去的遗传转化研究中学习对他们最终的突破起到了巨大的作用。他说,通过观察哪些有效,哪些无效,他们的实验室获得了有价值的见解,为他们的研究提供了信息。
Gulia Nuss希望,随着他们的实验室继续开发这些方法,他们将在大学以外的其他实验室可以轻松使用它们的地方得到足够的发展。有了更多研究人员的专业知识和合作努力,蜱虫研究可以取得更多进展,最终减少蜱传播疾病的威胁。