Genredigeringsverktyget CRISPR kan vara avgörande för att bekämpa ett av de dödligaste virusen som cirkulerar i världen – ett virus som har dödat hundratals miljoner sedan 2020.

Det är inte Covid-19, förstås. Viruset är en typ av särskilt aggressiv fågelinfluensa som decimerar kycklingpopulationer över hela världen. Hjärtskärande nog har många flockar slagits ut för att bekämpa sjukdomen. De där skyhöga prislapparna för ett dussin ägg? Denna influensastam är delvis skyldig.

Bortsett från maträkningar, spridningen av en skogsbrand bland fjäderfän höjer också den alarmerande utsikten att det kan hoppa in i andra arter – inklusive människor. Enligt Världshälsoorganisationen, 10 länder på tre kontinenter har rapporterat tecken på fågelinfluensavirus hos däggdjur sedan 2022, vilket har väckt oro för en annan pandemi.

Flera länder har lanserat vaccinationskampanjer att bekämpa viruset. Men det är en formidabel fiende. Liksom mänskliga influensastammar muterar viruset snabbt och gör vacciner mindre effektiva över tiden.

Men tänk om vi kunde kväva infektioner i knoppen?

Denna vecka, ett lag från Storbritannien konstruerade "superkycklingar" som är motståndskraftiga mot en vanlig fågelinfluensa. I kycklingprimoriella könsceller - de som utvecklas till spermier och ägg - använde de CRISPR-Cas9 för att justera en enda gen som är avgörande för virusreproduktion.

De redigerade kycklingarna växte och betedde sig som sina oredigerade "kontroll"-kamrater. De var friska, lade ägg i vanligt antal och kluckade glatt i sina pennor. Men deras genetiska förbättring lyste igenom när de utmanades med en verklig dos av influensa som liknar vad som kan cirkulera i en infekterad coop. De redigerade kycklingarna bekämpade viruset. Alla kontrollfåglar drabbades av influensa.

Resultaten är "en efterlängtad prestation", Dr Jiří Hejnar vid den tjeckiska vetenskapsakademins Institute of Molecular Genetics, som inte var involverad i studien, berättade Vetenskap. Tillbaka 2020, Hejnar använde CRISPR att konstruera kycklingar som är resistenta mot ett cancerframkallande virus, vilket banar väg för effektiv genredigering hos fåglar.

Tekniken har fortfarande en väg att gå. Trots den genetiska ökningen blev hälften av de redigerade fåglarna sjuka när de utmanades med en stor dos virus. Denna del av experimentet höjde också en röd flagga: viruset anpassade sig snabbt till genredigeringen med mutationer som gjorde det till en bättre spridare – inte bara bland fåglar, utan fick också mutationer som kunde hoppa in i människor.

"Detta visade oss ett bevis på att vi kan gå mot att göra kycklingar resistenta mot viruset", sa studieförfattaren Dr Wendy Barclay vid Imperial College London i en presskonferens. "Men vi är inte där än."

Målet

2016, Barclay upptäckte en kycklinggen som fågelinfluensavirus använder för att infektera och växa inuti kycklingceller. Kallas ANP32A, det är en del av en genfamilj som översätter DNA-information till andra biokemiska budbärare för att bygga proteiner. Väl inne i en fågelcell kan influensaviruset adjungera genens produkter för att göra fler kopior av sig själv och sprida sig till närliggande celler.

ANP32A är inte den enda genetiska länken mellan celler och virus. En senare studie hittade en andra "skyddande" gen som blockerar influensavirus från att växa i celler. Genen liknar ANP32A, men med två stora förändringar som bryter virusets anslutning till cellen som att stänga en dörr. Eftersom virus kräver en värd för att reproducera sig, skär vägspärren i huvudsak av deras livlina.

"Om du kunde störa den där [gen-virus] interaktionen på något sätt ... kanske genom denna genredigering, då skulle viruset inte kunna replikera," sa Barclay.

Den nya studien följde denna tankegång. Med hjälp av CRISPR ändrade de ANP32A i kyckling primordiala könsceller genom att splitsa in de två genetiska förändringar som observerats i den skyddande genen. När cellerna injicerades i kycklingembryon, växte de till redigerade spermier och ägg hos friska mogna kycklingar, som fortsatte att få kycklingar med den redigerade ANP32A-genen.

Processen låter teknisk, men det är i grunden en 21-tals påskyndande av en uråldrig jordbruksteknik: föda upp djur för att bevara önskade egenskaper – i det här fallet resistens mot virus.

The Stand

Teamet testade de redigerade kycklingarna med flera virusutmaningar.

I den ena sprutade de en dos av fågelinfluensavirus i näsan på 20 två veckor gamla kycklingar - varav hälften var genetiskt modifierade, de andra normalt uppfödda. Förfarandet låter intensivt, men mängden virus var noggrant anpassad till den som normalt finns i en infekterad coop.

Alla 10 kontrollfåglarna blev sjuka. Däremot var bara en av de redigerade kycklingarna infekterade. Och trots det överförde det inte viruset till de andra redigerade fåglarna.

I ett andra test ökade teamet dosen till cirka 1,000 XNUMX gånger mer än den ursprungliga nässpriten. Varje enskild fågel, oavsett deras genetiska sammansättning, fångade viruset. Det tog dock längre tid för de redigerade fåglarna att utveckla influensasymptom. De hade också lägre nivåer av viruset och var mindre benägna att överföra det till andra i deras coop – oavsett genetisk sammansättning.

Vid en första anblick låter resultatet lovande. Men de hissade också en röd flagga. Anledningen till att virusen infekterade de redigerade kycklingarna trots deras skyddande "supergener" var att buggarna snabbt anpassade sig till de genetiska ändringarna. Med andra ord, ett genbyte avsett att skydda boskap kan ironiskt nog driva viruset att utvecklas snabbare.

Den gyllene trion

Varför skulle detta hända? Flera tester fann mutationer i det virala genomet sannolikt tillät virusen att ta tag i andra medlemmar av ANP32A-familjen. Dessa proteiner sitter normalt på bänken under virala invasioner av influensa och motstår tyst viral replikering. Men med tiden lärde sig viruset att arbeta med varje gen för att öka dess reproduktion.

Teamet är väl medvetet om att liknande förändringar kan tillåta viruset att infektera andra arter, inklusive människor. "Vi var inte oroade över mutationerna som vi såg, men det faktum att vi fick genombrott [infektion] betyder att vi behöver mer rigorösa redigeringar framåt," sa Barclay.

Dr Sander Herfst vid Erasmus University Medical Center, som studerar fågelinfluensa intrång i däggdjur, håller med. "Ett vattentätt system där ingen mer [viral] replikering äger rum hos kycklingar är nödvändigt," han berättade Vetenskap.

En potentiell lösning är mer genredigering. ANP32A är bara en av tre genmedlemmar som hjälper virus att frodas. I ett preliminärt test inaktiverade teamet alla tre generna i celler i en petriskål. De redigerade cellerna stod emot en mycket farlig stam av influensavirus.

Men det är fortfarande inte en perfekt lösning. Dessa gener är multitaskers som reglerar hälsa och fertilitet. Att redigera alla tre kan skada en kycklings hälsa och förmåga att fortplanta sig. Utmaningen nu är att hitta genredigeringar som motverkar virus men som fortfarande upprätthåller normal funktion.

Bortsett från biotekniken kämpar regleringar och den allmänna opinionen också för att komma ikapp genredigeringsvärlden. CRISPRed djur anses för närvarande vara genetiskt modifierade organismer (GMO) enligt Europeiska unionens lagar, en beteckning som kommer med en mängd regulatoriskt bagage och allmänhetens uppfattningsproblem. Men eftersom genredigeringar som de i studien härmar de som kan förekomma naturligt i naturen - snarare än att splitsa gener från en organism till en annan - kan vissa CRISPRed-djur vara mer acceptabla för konsumenter.

"Jag tror att världen förändras" sade studieförfattaren Dr. Helen Sang, en expert som har arbetat med influensaresistenta fåglar i tre decennier. Reglerna för genredigerade djur för mat kommer sannolikt att förändras när tekniken mognar - men i slutändan kommer vad som är acceptabelt att bero på mångkulturella åsikter.

Image Credit: Toni Cuenca / Unsplash

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Styrka dig själv. Tillgång här.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Platoesg. Kol, CleanTech, Energi, Miljö, Sol, Avfallshantering. Tillgång här.
• PlatoHealth. Biotech och kliniska prövningar Intelligence. Tillgång här.
• Källa: https://singularityhub.com/2023/10/12/crispr-engineered-super-chickens-are-resistant-to-bird-flu/