DESIRED GENES

GENE DRIVES

From quantamagazine

If CRISPR technique is a molecular biological genomic text processor, that can alter genetic information of any organism; its derivative:  Gene Drives application, seems to have an extraordinary potential to eradicate entire biological species, be a biological weapon  and/or control certain diseases, optimize agriculture, stop the spread of malaria, manage wild ecosystems, etc., introducing desired genetic traits in animals, plants and even human populations. The point is no longer about having programmed children with blue eyes, but to create for example: animals free from all kinds of infectious diseases and so on.  1-The desired gene drive-CRISPR, is inserted into the chromosome of an organism that is sexually mating. 2- The inserted gene drive-CRISPR cleaves a specific portion of the corresponding chromosome from the other parent. 3- Copies of the gene drive-CRISPR of the first parent are made. 4-Then, autoduplicated gene drive-CRISPR restores empty (cut), spaces on both chromosomes, happening the same in each original descendants of the body, ensuring 100% of gene drive transmission to subsequent generations. Although this technique works well on a small scale in fruit flies, mosquitoes and yeasts, it is to be demonstrated that  the introduced desired trait is able to defy the rules of inheritance, in particular: the evolutionary resistance, that will emerge especially in large populations. In order that   gene drive technique accomplish its mission, it is necessary that transmission to the next generations be 100% and not : 50-50% that happened in ordinary conditions. It is argued that once introduced a gene drive it is impossible to reverse ecological damage (if it happened). According to Philipp Messer (Cornell University), only the emergence of natural resistance -after several generations- is the only possibility of eliminating the harmful action of a gene drive. Gene drive application works by replacing (alteration of a specific trait), by which for example a gene drive is able to change the genome of a mosquito, disabling it to carry the malaria parasite. And, by deletion, that is for example: a gene drive would be able to force the offspring of a mosquito to disable all its male reproduction. According to Flaminia Catteruccia (Harvard University), wild populations are able to develop resistance to gene drives, using the option: nonhomologous end-joining rate (cut genomic ends are repaired at random). That is, if the nonhomologous end joining are unchecked, the organism inevitably will develop resistance to scale, initiated somewhere in the genome, which will   spread later, to the surrounding environment. Thus, malaria parasite would be resistant, mutating into a new infectious form in a mosquito previously made resistant by genetic engineering. Lately, Messer has tracing drives gene action in   5000 fruit flies marked with a red fluorescent protein indicator of how far the gene drive action came until the emergence of resistance. Multiple genes are also inserted -instead of a single gene- to create immune   resistance mosquitoes

GENE   DRIVES

Si la técnica   CRISPR, es un procesador molecular  de  textos biológico-genómico- capaz de  alterar la información genética de cualquier organismo, su derivado  : la aplicación Gene Drives, parece tener   la extraordinaria potencialidad de erradicar especies biológicas enteras, ser un arma biológica  y/o,  controlar ciertas enfermedades, optimizar la  agricultura, detener la diseminación de la malaria, manejar ecosistemas salvajes, anular la resistencia a antibióticos, reprogramar genes de mosquitos,etc.,   introduciendo  rasgos genéticos en poblaciones   animales,  vegetales y hasta  de seres humanos. Ya no se trata de tener hijos programados con ojos azules, sino de crear poblaciones animales enteras, libres de todo tipo de enfermedades infecciosas, por ejemplo.  Para ello: 1- Se inserta el  gene drive-CRISPR, en un sitio específico del cromosoma de un organismo que se está apareando  sexualmente.  2-El gene drive CRISPR introducido corta una porción especifica del cromosoma  correspondiente del  otro padre. 3- Se  realizan copias del gen drive del primer padre conteniendo la sección: gene drive-CRISPR. 4-El gene drive  autoduplicado  restaura  los espacios genómicos vacíos (cortados), en ambos cromosomas, asegurando una trasmisión 100% del gen drive a las siguientes generaciones. Aunque esta técnica funciona bien a pequeña escala en la mosca de la fruta, mosquitos y levaduras, el asunto a demostrar es, si el  rasgo deseado introducido  es capaz de desafiar las reglas de la herencia, en especial: la resistencia evolutiva, presta a surgir en grandes poblaciones. Para que la técnica gene drive cumpla su cometido, se necesita  que la  trasmisión  a las siguientes generaciones sea 100% y hasta ahora un rasgo especifico en condiciones ordinarias, solo tiene una chance: 50-50 %, de ser trasmitido. Y, se  aduce que  una vez introducido un gene drive es imposible revertir un daño ecológico (si ocurriese), siendo según Philipp Messer (Universidad de Cornell),  solo la emergencia de  la resistencia  natural -después de varias generaciones- la única posibilidad de eliminar  la acción nociva de un gen drive.  La aplicación gen drive, funciona mediante reemplazo (alteración de un rasgo específico), mediante el cual un gen drive es capaz de  cambiar el genoma de un mosquito, inhabilitándolo por ejemplo a portar el parasito de la malaria. Y,  mediante supresión en la que un gene drive -por ejemplo- sería  capaz de forzar  a la descendencia de un mosquito a inhabilitar la totalidad de su  reproducción masculina.  Según Flaminia Catteruccia (Universidad de Harvard), las poblaciones salvajes son capaces de desarrollar resistencia a  los genes drives, mediante la opción: nonhomologous end-joining rate (extremos genómicos cortados se reparan al azar). Es decir,  si no se  controla  el  nonhomologous end joining, se desarrollara inevitablemente  resistencia a escala, iniciada en algún punto del genoma, que luego se extenderá  al medio ambiente circundante. De este modo, el parasito de la malaria se haría  resistente, mutando  hacia  una nueva forma infecciosa en un mosquito hecho previamente resistente a la malaria mediante ingeniería genética. Últimamente, Messer, ha  rastreando la acción  de gene drives en las cajas de 5000 moscas de la fruta señalizada  con  una proteína fluorescente de color rojo   indicadora de  cuán lejos llego  la acción de los gene drives hasta la emergencia   de  la resistencia. También se  insertan múltiples genes -en lugar de un solo gene drive- para  crear mosquitos   inmunes a la resistencia