Gemanipuleerde muise het Lyme-weerstand geërf en opgehou om bosluise te besmet — 'n laboratoriumbewys van konsep, nie 'n vrylating in die wild nie

Om 'n siklus te verbreek in plaas daarvan om 'n pasiënt te behandel

Lyme-siekte is die algemeenste bosluisoordraagbare siekte in die Verenigde State, en die gewone manier waarop ons dit bestry, is op individuele vlak: kyk vir bosluise, verwyder hulle en neem antibiotika as 'n byt in 'n teikenvormige uitslag ontwikkel. Maar die bakterie wat Lyme veroorsaak, Borrelia burgdorferi, leef nie werklik in ons nie. Ons is vir die bakterie 'n doodloopstraat. Sy werklike tuiste is 'n siklus tussen bosluise en klein bossoogdiere — aan die Amerikaanse ooskus hoofsaaklik die witpootmuis. 'n Bosluis tel die bakterie op wanneer dit 'n besmette muis byt, dra dit terwyl dit groei en gee dit aan die volgende muis oor — of, per ongeluk, aan 'n mens. Die muise is die reservoir; die bosluise is die naald; ons is omstanders wat soms gesteek word.

Daar is dus 'n ander manier om oor die probleem te dink. Sê nou jy kon, in plaas daarvan om mense een byt op 'n slag te behandel, die muise immuun maak — en hulle geslag ná geslag immuun hou, sonder om ooit 'n enkele dier met die hand in te ent? Dit is die idee wat hierdie artikel toets, en dit lok ongelukkig opskrifte oor “GMO-muise”, “geen-drywers” en “die inenting van wilde diere”. Wat die artikel werklik rapporteer, is meer afgebaken, versigtiger en — as jy omgee oor hoe so 'n ingryping bewys moet word voordat enigiets vrygelaat word — gerusstellender as die opskrifte.

Die idee het 'n naam: oorerflike immunisering — om die instruksies vir 'n teenliggaam direk in 'n dier se genoom te skryf, sodat die dier reeds daarmee gebore word en dié vermoë aan sy nageslag oordra. 'n Entstof moet telkens aan elke individu gegee word. 'n Oorerflike geen kan deur gewone voortplanting oorgedra word — sonder dat iemand elke nuwe geslag met die hand hoef in te ent.

Wat die outeurs gedoen het

Hulle het met 'n bekende beskermende teenliggaam begin. Borrelia dra 'n oppervlakproteïen genaamd OspA, en 'n teenliggaam teen OspA het 'n nuttige eienskap: volgens die klassieke model sluk 'n bosluis wat 'n geïmmuniseerde muis byt die teenliggaam saam met die bloed in, waarna dit op die bakterieë binne-in die bosluis kan inwerk voordat hulle ooit oorgedra word. Die beoogde teiken is dus die oordrag van bosluis na muis — nie net die muis nadat dit reeds besmet is nie.

Die outeurs het een so 'n teenliggaam (genaamd LA-2) geneem en huismuise — gewone laboratorium-Mus musculus — geneties gemanipuleer om dit self volgens instruksies in hul eie DNS te vervaardig. Dit het verskeie pogings geverg; 'n vroeë ontwerp wat die teenliggaam slegs in die lewer vervaardig het, het te min daarvan opgelewer om beskerming te bied. In die weergawe wat gewerk het, is die teenliggaam herformateer as 'n klein, stabiele enkelkettingvorm, aan 'n bloedproteïen (albumien) geheg om dit langer te laat hou, en by 'n goed gekarakteriseerde “veilige hawe”-plek in die genoom ingevoeg sodat dit voortdurend, in elke geslag, vervaardig sou word.

Daarna het hulle drie dinge agtereenvolgens getoets: of die teenliggaam betroubaar oorgeërf word; of die gemanipuleerde muise infeksie weerstaan wanneer hulle deur Borrelia-draende bosluise gebyt word; en — die deel wat vir die siekte as geheel saak maak — of onbesmette bosluise wat op hierdie muise gevoed het, onbesmet gebly of die bakterie opgetel het. Daardie laaste toets, waarin onbesmette larwale bosluise toegelaat word om te voed en daarna ondersoek word, is hoe 'n mens vasstel of die oordragsiklus self onderbreek is.

Wat hulle gevind het

Die teenliggaam is stabiel oor geslagte heen oorgeërf. Die werkende ontwerp het ongeveer duisend keer meer teenliggaam as die mislukte ontwerp geproduseer, met konsekwente vlakke oor minstens ses geslagte — muise met twee kopieë van die geen het ongeveer twee keer soveel geproduseer as muise met een. Daar was geen variasie van dier tot dier van die soort wat die eerste poging gekniehalter het nie.

Die muise het infeksie weerstaan — selfs met 'n enkele kopie van die geen. Nadat hulle aan Borrelia-besmette bosluise blootgestel is, het sowel muise met twee kopieë as muise met een kopie van die gemanipuleerde geen 'n statisties beduidende afname in merkers van infeksie teenoor normale muise getoon. Muise met twee kopieë was sterk beskerm, maar die beskerming by muise met een kopie (heterosigote muise) is om 'n rede waarna ons sal terugkeer die resultaat met die verreikendste gevolge.

Hulle het grootliks opgehou om die bakterie oor te dra. In die belangrikste ekologiese toets is onbesmette larwale bosluise toegelaat om te voed op gemanipuleerde muise wat doelbewus aan baie besmette bosluise blootgestel is. In daardie toets het 8 van 10 gemanipuleerde muise heeltemal vry van infeksie gebly en nie die volgende geslag bosluise besmet nie, teenoor slegs 1 uit 10 normale muise — 'n hoogs beduidende verskil. Die siklus is in die hok onderbreek. (Dit is die resultaat van 'n beheerde blootstellingstoets, nie 'n meting van hoeveel Lyme in 'n werklike woud sou afneem nie.)

Een onverwagse maar eerlik gerapporteerde bevinding oor die meganisme. Anders as in vroeëre anti-OspA-werk het die gemanipuleerde teenliggaam die muise beskerm, maar dit het nie gelyk of dit die bakterieë verwyder het uit bosluise wat reeds gevoed het nie. Die teenliggaam blokkeer dus oordrag langs 'n roete wat die outeurs nie volledig kon vasstel nie — binding blyk voldoende te wees, maar presies hoe dit werk, verg verdere studie.

Wat dit waarskynlik beteken

Die sentrale idee — dat jy duursame weerstand in die genoom van 'n reservoirdier kan inbou en 'n siekte se oordragsiklus kan verbreek — het in hierdie muis die laboratoriumtoets deurstaan.

En een besonderheid ontlont stilweg die vreesaanjaendste weergawe van die verhaal. 'n Geen-drywer is 'n genetiese stelsel wat gemanipuleer is om die oorerwing van 'n gekose geen te bevoordeel, sodat dit vinniger deur 'n populasie versprei as wat gewone voortplanting sou toelaat — selfs al bied die geen die dier geen voordeel nie. Dit is wat 'n drywer kragtig maak, maar ook moeilik om ná vrylating te beheer of terug te roep. Hierdie werk gebruik niks van dié aard nie. Omdat 'n enkele kopie van die teenliggaamgeen die muise reeds beskerm het, voer die outeurs aan dat gewone voortplanting en geteikende vrylatings dit in beginsel tot nuttige vlakke kan verhoog sonder om dit deur die populasie te dwing — en hulle stel uitdruklik dat dit nie 'n geen-drywer is nie. Dit is 'n argument, nog nie 'n demonstrasie nie; maar die resultaat met een kopie is wat hierdie moontlikheid vir hulle skep, en dit maak die benadering veel meer beheerbaar as wat die meeste mense hulle aanvanklik voorstel.

Wat dit nie bewys nie

• Dit is doelbewus in die verkeerde muis. Die werk is in laboratorium-huismuise (Mus musculus) gedoen, nie in die witpootmuis (Peromyscus leucopus) wat Lyme werklik in die oostelike VSA onderhou nie. Die outeurs het begin om gereedskap vir Peromyscus te ontwikkel, maar die beskermende geen is nog nie ingebou in die spesie wat saak maak nie.
• Dit is in die laboratorium, nie in die veld nie. Geen gemanipuleerde muis is vrygelaat nie. Nadele vir 'n dier se oorlewing of voortplanting wat nie in 'n hok sigbaar word nie, kan steeds in die wild na vore kom.
• Dit is 'n bewys van konsep, nie 'n oplossing nie. Beskerming was sterk maar nie volkome nie (8 uit 10 muise het oordrag in die blootstellingstoets geblokkeer), en “Lyme uitgeskakel” kom nêrens in die artikel voor nie.
• Die meganisme word nie volledig verstaan nie — die teenliggaam werk, maar nie langs die roete wat op grond van vroeëre studies verwag is nie.
• Dit is nie 'n geen-drywer nie, en daar word ook nie beweer dat dit een is nie.
• Die vrylating van gemanipuleerde soogdiere in die wild het geen regulatoriese presedent nie. Die ekologiese risiko-evaluering, die bestuur daarvan en die toestemming van gemeenskappe wat daarmee sou saamleef, is alles uitdruklik onopgelos — die outeurs sê dit duidelik.

Hoe sterk is die getuienis?

Verdeel dit in twee, want die twee helftes is nie ewe goed gevestig nie.

• Die laboratoriumresultaat is stewig. 'n Stabiele, oorerflike teenliggaam oor ses geslagte; statisties beduidende beskerming teen infeksie; 'n statisties beduidende afname in verdere oordrag, gemeet op die veeleisendste manier, deur onbesmette bosluise te laat voed. Verskeie onafhanklike eksperimente wys in dieselfde rigting.
• Die sprong na die werklike wêreld is byna geheel en al ongetoets. 'n Ander spesie, oorlewing in die wild, die ingewikkelde ekologie van verskeie reservoirgashere, 'n vrylatingstrategie en die regulering van dit alles — niks hiervan word deur data in hierdie artikel gesteun nie, en die outeurs beskryf dit as die werk wat nog voorlê, met gemeenskapsgeleide beplanning vir veldproewe wat nog net in die vroegste stadiums is.

Een administratiewe nota in dieselfde gees: ons het die ewekniebeoordeelde aanvaarde manuskrip (“article in press”) gelees, nie die finale geredigeerde weergawe nie. Die wesenlike bevindings hierbo behoort nie te verander nie, maar ons sal die syfers weer aan die finale artikel toets voordat hierdie stuk verder versprei word.

Waarom dit saak maak

Die meeste van ons pogings om vektoroordraagbare siektes te bestry, is reaktief en eindeloos: spuit, weer af, ondersoek, behandel, herhaal — elke seisoen, vir altyd. Dit is 'n skets van iets anders — gryp een keer in die dierereservoir in en laat oorerwing die instandhouding behartig. As dit in die witpootmuis gedoen word en daar in die veld getoon word dat dit veilig en doeltreffend is, kan dit in beginsel die agtergrondvlak van Lyme in 'n bepaalde gebied verlaag, eerder as om slegs individue in daardie gebied te beskerm.

Daardie “in beginsel” dra baie gewig, en die artikel is eerlik daaroor. Wat hier werklik waardevol is, is nie 'n kuur nie; dit is 'n noukeurige demonstrasie dat oorerflike immunisering kan werk en kan oordrag onderbreek — doelbewus ontwerp in 'n beheerbare vorm sonder 'n geen-drywer, met die moeilikste vrae (die regte spesie, die oop veld, die etiek van die vrylating van gemanipuleerde lewe) benoem en oopgelaat eerder as weggewuif.

Kortliks

Lyme-siekte sirkuleer tussen bosluise en reservoirmuise; mense raak toevallig daarby betrokke. Navorsers het laboratorium-huismuise gemanipuleer om volgens instruksies in hul eie genoom 'n teenliggaam teen die Borrelia-oppervlakproteïen OspA te produseer — 'n teenliggaam wat die bakterie binne-in 'n voedende bosluis deaktiveer. Die muise het hierdie vermoë stabiel oor minstens ses geslagte geërf; toe hulle deur besmette bosluise gebyt is, het hulle infeksie weerstaan, selfs met 'n enkele kopie van die geen, en die meeste van hulle (8 uit 10, teenoor 1 uit 10 normale muise) het opgehou om die bakterie aan nuwe bosluise oor te dra, waardeur die oordragsiklus in die laboratorium onderbreek is. Van kardinale belang is dat beskerming met een kopie beteken dat die benadering nie 'n selfverspreidende geen-drywer vereis nie. Maar dit is in die laboratorium-huismuis gedoen, nie in die witpootmuis wat Lyme werklik in Noord-Amerika versprei nie; daar was geen vrylating in die veld nie; die meganisme word nie volledig verstaan nie; en die ekologie, regulering en etiek rondom die vrylating van gemanipuleerde soogdiere is geheel en al onopgelos. Dit is 'n noukeurige bewys van konsep vir “oorerflike immunisering” van 'n reservoirspesie — nie 'n geen-drywer nie, en nie “Lyme opgelos” nie.

Snertvrye kontrole

Wat die artikel toon: Laboratorium-huismuise (Mus musculus) wat gemanipuleer is om 'n anti-OspA-teenliggaam uit te druk (LA-2, as 'n enkelketting-albumienfusie vanaf 'n veiligehawe-lokus), het dit stabiel oor ≥6 geslagte geërf, Borrelia-infeksie tydens blootstelling aan bosluise weerstaan (beduidend selfs in heterosigote met een kopie), en grootliks opgehou om die bakterie aan onbesmette bosluise oor te dra (8 uit 10 blootgestelde gemanipuleerde muise sonder oordrag teenoor 1 uit 10 kontroles; beduidend). Beskerming met een kopie beteken dat 'n geen-drywer nie nodig is om die benadering te laat werk nie.

Wat aanneemlik maar nie bewys is nie: Die presiese meganisme waardeur die teenliggaam oordrag blokkeer (dit het nie bakterieë uit reeds besmette bosluise verwyder nie, anders as in vroeëre anti-OspA-werk); dat dieselfde konstruk in die witpootmuis sal werk en stabiel oorgeërf sal word.

Wat dit nie toon nie: Enigiets in die wild of in die werklike reservoirspesie; gevolge op die vlak van die hele populasie of ekosisteem; dat Lyme uitgeskakel kan word; dat die vrylating van gemanipuleerde soogdiere veilig, doeltreffend of toelaatbaar is; 'n geen-drywer (inteendeel — dit is uitdruklik nie een nie).

Belangrikste beperkings: Uitgevoer in laboratorium-Mus musculus, nie wilde Peromyscus leucopus nie; slegs in die laboratorium, sonder vrylating in die veld; blokkering van oordrag was sterk maar nie volkome nie (8 uit 10); meganisme onduidelik; ekologiese, regulatoriese en etiese vrae oor vrylating uitdruklik onopgelos; gelees uit die aanvaarde manuskrip in afwagting van die finale weergawe.

Hoeveel vertroue behoort 'n algemene leser te hê? Groot vertroue dat gemanipuleerde muise in die laboratorium weerstand teen Lyme geërf en oordrag onderbreek het, en dat dit doelbewus nie 'n geen-drywer is nie. Groot vertroue dat dit nie 'n reeds ontplooide oplossing en nie “Lyme opgelos” is nie. Min vertroue oor of en hoe dit ooit in die wild kan werk — dit is die hele onvoltooide tweede helfte. Gepaste houding: beskou dit as 'n noukeurige, hoopvolle bewys van konsep waarin die reservoir in plaas van die pasiënt verander word — met die moeilikste vrae wat nog voorlê en eerlik benoem word.