Des chercheurs de l'Université de Californie, Riverside a développé des moustiques transgéniques qui expriment de manière stable l'enzyme Cas9 dans leur lignée germinale. L'ajout de Cas9 permettra l'utilisation de l'outil d'édition de gènes CRISPR pour rendre efficace, modifications ciblées de l'ADN des moustiques.

Comme preuve de concept, les chercheurs ont utilisé le système pour perturber la cuticule, aile, et le développement des yeux, produisant complètement jaune, moustiques à trois yeux et aptères. Leur objectif à long terme est d'utiliser des moustiques exprimant Cas9 avec une autre technologie, appelée forçage génétique, pour insérer et diffuser des gènes qui suppriment les insectes tout en évitant la résistance que l'évolution favoriserait généralement. Aedes aegypti sont les principaux vecteurs de la dengue, chikungunya, fièvre jaune, et les virus zika, et deviennent rapidement résistants aux pesticides couramment utilisés.

Publié aujourd'hui dans le Actes de l'Académie nationale des sciences (PNAS) , l'étude a été dirigée par Omar Akbari, professeur adjoint d'entomologie au Collège des sciences naturelles et agricoles de l'UCR et membre de l'Institut de biologie intégrative du génome de l'université.

Les efforts précédents pour utiliser l'édition du génome pour empêcher les moustiques de propager des agents pathogènes ont été entravés par de faibles taux de mutation, faible survie des moustiques édités, et la transmission inefficace de gènes perturbés à la progéniture. Akbari et ses collègues ont développé des moustiques transgéniques qui expriment de manière stable une enzyme bactérienne Cas9 dans la lignée germinale, permettant une édition très efficace du génome à l'aide du système CRISPR. CRISPR fonctionne comme une paire de ciseaux moléculaires, découper et remplacer des séquences d'ADN spécifiques sur la base d'un guide d'acide ribonucléique (ARN). Dans le journal, l'équipe a utilisé le système pour perturber les gènes qui contrôlent la vision, vol et alimentation, résultant en des moustiques avec un œil supplémentaire, ailes déformées, et des défauts de couleur des yeux et des cuticules, entre autres changements.

Akbari a déclaré que ces souches représentent la première étape vers l'utilisation de systèmes de forçage génétique pour contrôler les populations de moustiques et réduire les maladies qu'ils propagent.

"Ces souches Cas9 peuvent être utilisées pour développer des moteurs de gène divisé qui sont une forme de gène par lequel le Cas9 et les ARN guides sont insérés dans des loci génomiques séparés et dépendent les uns des autres pour la propagation. C'est le moyen le plus sûr de se développer et tester le forçage génétique en laboratoire pour s'assurer qu'il n'y a pas de propagation dans la nature, " dit Akbari.

Le forçage génétique augmente considérablement les chances qu'un gène ou un ensemble de gènes soit transmis à la progéniture, de 50 à 99 %. Ce nombre peut potentiellement augmenter jusqu'à 100 pour cent lorsqu'un gène cible est perturbé dans plusieurs sites, une technique appelée multiplexage qui a récemment été modélisée mathématiquement par Akbari et ses collègues de l'UC Berkley.

Le forçage génétique peut être utilisé pour biaiser l'héritage génétique en faveur d'une propagation rapide, gènes autodestructeurs, tels que ceux qui perturbent la fertilité, et pourraient être un moyen écologique et rentable de supprimer les populations d'insectes vecteurs de maladies.

"Les prochaines étapes devraient être entreprises pour identifier les séquences régulatrices qui peuvent être utilisées pour exprimer les ARN guides du génome, et une fois ces séquences identifiées, le développement du forçage génétique dans l'espèce devrait être clé en main, " dit Akbari.

Le titre de l'article est "Germline Cas9 Expression Yields Highly Efficient Genome Engineering in a Major Worldwide Disease Vector, Aedes aegypti."