உள்ளமைக்கப்பட்ட 'மரபணு கவசம்' கொண்ட கொசுக்கள் மலேரியாவைத் தடுக்கின்றன - தொற்று விகிதம் 93% குறைகிறது

பூச்சிக்கொல்லி எதிர்ப்பை சமாளித்தல்: கொசுக்களில் ஒரு மரபணு மாற்றம் எவ்வாறு தலைமுறைகளாக சுயமாகப் பரவுகிறது, உயிர்வாழ்வை சமரசம் செய்யாமல் மலேரியா பரவலை கிட்டத்தட்ட நீக்குகிறது.

நேச்சர் இதழில் சமீபத்தில் வெளியிடப்பட்ட ஒரு ஆய்வில், ஃபைப்ரினோஜென் தொடர்பான புரதம் 1 (FREP1) இல் உள்ள குளுட்டமைன் 224 (Q224) அல்லீல், பிளாஸ்மோடியம் தொற்றுக்கு எதிர்ப்புத் திறன் கொண்ட அனோபிலிஸ் ஸ்டீபன்சி கொசுக்களை உருவாக்குகிறதா என்பதை விஞ்ஞானிகள் குழு ஆய்வு செய்தது, இந்த அல்லீலுடன் தொடர்புடைய உயிர்வாழும் செலவுகளை மதிப்பிட்டது, மேலும் இந்த பாதுகாப்பு பிறழ்வை மக்கள்தொகை முழுவதும் பரப்ப ஒரு அல்லீலிக் மரபணு இயக்க அமைப்பை சோதித்தது.

முன்நிபந்தனைகள்

2023 ஆம் ஆண்டில் சுமார் 600,000 பேர் மலேரியாவால் இறந்தனர், அவர்களில் பெரும்பாலோர் துணை-சஹாரா ஆப்பிரிக்கா மற்றும் தெற்காசியாவில் உள்ள குழந்தைகள். பாரம்பரிய கட்டுப்பாட்டு முறைகள் - கொசு வலைகள், பூச்சிக்கொல்லி சிகிச்சைகள், மலேரியா எதிர்ப்பு மருந்துகள் - கொசுக்கள் மற்றும் ஒட்டுண்ணிகளின் எதிர்ப்பு காரணமாக அவற்றின் செயல்திறனை இழந்து வருகின்றன. கொசுக்களின் எண்ணிக்கை மூலம் நன்மை பயக்கும் அல்லீல்களைப் பரப்பும் மரபணு இயக்க தொழில்நுட்பங்கள் ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய மற்றும் நிலையான தீர்வை வழங்குகின்றன.

FREP1 புரதம் ஒட்டுண்ணிகள் கொசுவின் நடுக்குடலைக் கடக்க உதவுகிறது, ஆனால் இயற்கையான மாறுபாடு Q224, கொசுவின் உயிரியலை சமரசம் செய்யாமல் தொற்றுநோயைத் தடுக்க முடியும். கொசுவின் நம்பகத்தன்மையைப் பராமரிக்கும் அதே வேளையில் மலேரியா பரவலைக் குறைக்க இதுபோன்ற ஒரு எண்டோஜெனஸ் அல்லீலைப் பாதுகாப்பாக விநியோகிக்க முடியுமா என்பதைச் சோதிப்பதே இதன் குறிக்கோளாக இருந்தது.

ஆய்வு பற்றி

CRISPR/Cas9 ஐப் பயன்படுத்தி, FREP1 புரதத்தில் 224வது அமினோ அமிலத்தில் மட்டுமே வேறுபடும் இரண்டு அனோபிலிஸ் ஸ்டீபன்சி விகாரங்கள் உருவாக்கப்பட்டன: லியூசின் (L224) கொண்ட காட்டு வகை மற்றும் குளுட்டமைன் (Q224) கொண்ட ஒரு சாத்தியமான பாதுகாப்பு விகாரம். வழிகாட்டி RNA, கோடானின் மேல்நோக்கி 126 bp இன்ட்ரான் பகுதியை இலக்காகக் கொண்டது, இது ஒரு ஃப்ளோரசன்ட் லேபிளை (GFP அல்லது RFP) செருகுவதன் மூலம் ஹோமோலோகஸ் மறுசீரமைப்பை அனுமதிக்கிறது.

இறக்கை நீளம், கருவுறுதல், முட்டை குஞ்சு பொரிக்கும் தன்மை, கூட்டுப்புழு, முதிர்ந்த பறவைகள் தோன்றுதல் மற்றும் ஆயுட்காலம் (கப்லான்-மியர் உயிர்வாழும் பகுப்பாய்வு) மூலம் உடற்தகுதி மதிப்பிடப்பட்டது.

உமிழ்நீர் சுரப்பிகளில் ஓசிஸ்ட் மற்றும் ஸ்போரோசோயிட் எண்ணிக்கையுடன், பிளாஸ்மோடியம் ஃபால்சிபாரம் (மனிதன்) மற்றும் பிளாஸ்மோடியம் பெர்கெய் (கொறித்துண்ணி) ஒட்டுண்ணிகளின் நிலையான சவ்வு ஊட்டத்தைப் பயன்படுத்தி திசையன் திறன் தீர்மானிக்கப்பட்டது.

வாசா ஊக்குவிப்பாளரின் கட்டுப்பாட்டின் கீழ் L224 மற்றும் Cas9 க்கு எதிராக gRNA கொண்ட கேசட்டை அலீல் டிரைவ் அமைப்பில் சேர்க்கப்பட்டுள்ளது. பல சுழற்சி சோதனைகளில் (10 தலைமுறைகள்) ஃப்ளோரசன்ட் டேக்குகளைப் பயன்படுத்தி அலீல் அதிர்வெண்கள் கண்காணிக்கப்பட்டன. PCR, சாங்கர் வரிசைமுறை மற்றும் NGS ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி மரபணு வகைப்பாடு செய்யப்பட்டது. ஆய்வகத்தில் இலவச இனச்சேர்க்கையின் போது அலீல் மாற்றம், உடற்பயிற்சி செலவுகள் மற்றும் இயக்கவியல் ஆகியவற்றை பேய்சியன் மாடலிங் மதிப்பிட்டது.

முடிவுகள்

FREP1Q224 அல்லீல் உயிர்வாழ்வில் குறிப்பிடத்தக்க இழப்புகளை ஏற்படுத்தவில்லை: இறக்கை நீளம், இனப்பெருக்கம், குஞ்சு பொரித்தல், கூட்டுப்புழு உருவாதல் மற்றும் முதிர்ந்த தோற்றம் FREP1L224 கட்டுப்பாட்டுடன் ஒத்ததாக இருந்தன. ஆண் அளவு மற்றும் ஆயுட்காலத்தில் சிறிய வேறுபாடுகள் போட்டித்தன்மையை பாதிக்கவில்லை. கன்னி FREP1Q224 பெண்கள் கட்டுப்பாடுகள் உள்ள வரை வாழ்ந்தனர், மேலும் இரத்தம் குடித்த பிறகு பெண்கள் ஆயுட்காலத்தில் சிறிது குறைவை மட்டுமே காட்டினர்.

சவால் சோதனைகள் ஹோமோசைகோட்களில் குறிப்பிடத்தக்க பாதுகாப்பை வெளிப்படுத்தின.

• P. ஃபால்சிபாரம் கேமடோசைட்டுகளின் குறைந்த செறிவுகளில் (0.08%):
  • FREP1Q224 இல் தொற்று விகிதம் 80% இலிருந்து ~30% ஆகக் குறைந்தது;
  • ஓசிஸ்ட்களின் சராசரி எண்ணிக்கை: 3 முதல் 0 வரை;
  • உமிழ்நீர் சுரப்பிகளில் ஸ்போரோசோயிட்டுகள்: >4000 முதல் 0 வரை.
• அதிக கேமடோசைதீமியாவில் (0.15%):
  • ஓசிஸ்ட்களின் சராசரி எண்ணிக்கை: ~32 முதல்
  • ஸ்போரோசோயிட்டுகளும் வியத்தகு அளவில் குறைந்துவிட்டன.
• பி. பெர்கெய்க்கு:
  • ஓசிஸ்ட்களின் சராசரி எண்ணிக்கை: 43 முதல் 25 வரை;
  • ஸ்போரோசோயிட்டுகள்: ~19,000 முதல் 11,000 வரை.
• ஹெட்டோரோசைகோட்கள் (FREP1L224/Q224) பாதுகாக்கப்படவில்லை.

மரபணு இயக்க செயல்திறன்

• ஜோடி குறுக்குவெட்டுகளில், Cas9 + gRNA L224, FREP1L224 அல்லீல்களில் 50 முதல் 86% வரை FREP1Q224 ஆக மாற்றியது;
• தாய்வழி Cas9 உடன், அதிர்வெண் அதிகமாக இருந்தது;
• 2வது தலைமுறையில், பாதுகாப்பு அல்லீலின் அதிர்வெண் 93% ஐ எட்டியது;
• NHEJ பழுதுபார்க்கும் பாதை பிழையின் நிகழ்வு குறைவாக இருந்தது (0–12%) மற்றும் பொதுவாக சேதத்தை ஏற்படுத்தியது.
• 1:3 என்ற நன்கொடையாளர்: பெறுநர் விகிதத்தைக் கொண்ட செல் மக்கள்தொகையில், FREP1Q224 அதிர்வெண் 10 தலைமுறைகளில் 25% இலிருந்து >90% ஆக அதிகரித்தது;
• NHEJ அல்லீல்களின் அதிர்வெண் 5.4% இலிருந்து

பேய்சியன் மாடலிங் அதிக மாற்றம், நிலையான பிறழ்வுகளின் குறைந்த அதிர்வெண் மற்றும் ஒரு ஆபத்தான மலட்டு மொசைசிசம் விளைவு ஆகியவற்றின் கருதுகோளை ஆதரித்தது, அங்கு தாய்வழி Cas9 மரபணு வகையுடன் கூடிய WT ஹோமோசைகோட்கள் சோமாடிக் பிறழ்வுகளால் பாதிக்கப்பட்டு உயிர்வாழ்வைக் குறைத்தன.

பிந்தைய தலைமுறையினர் P. ஃபால்சிபாரம் ஓசிஸ்ட்களை (சராசரி 0 முதல் 5.5 வரை) கிட்டத்தட்ட முழுமையாக அடக்குவதைக் காட்டினர், இது ஒட்டுண்ணி பரவலுக்கு மக்கள் தொகை பெருமளவில் எதிர்ப்புத் திறன் கொண்டதாக மாறிவிட்டதை உறுதிப்படுத்துகிறது.

பாதுகாப்பு அல்லீலுக்கு எந்த மறைக்கப்பட்ட நன்மைகளோ அல்லது பக்க விளைவுகளோ இல்லை, மேலும் அது இயக்கத்தால் பரவியது.

முடிவுகளை

FREP1 புரதத்தில் ஒரு ஒற்றை அமினோ அமிலத்தை மாற்றி, மரபணு இயக்கத்தைப் பயன்படுத்தி அதன் பரம்பரையை மாற்றுவது, கொசுக்களின் நம்பகத்தன்மையை சமரசம் செய்யாமல், அனோபிலிஸ் ஸ்டீபன்சியை மலேரியாவிலிருந்து - மனிதர்கள் மற்றும் கொறித்துண்ணிகள் இரண்டிற்கும் - கிட்டத்தட்ட நோய் எதிர்ப்பு சக்தி கொண்டதாக மாற்றும் என்று ஆய்வில் கண்டறியப்பட்டுள்ளது.

இந்த அணுகுமுறை தற்போதுள்ள நடவடிக்கைகளை (வலைகள், பூச்சிக்கொல்லிகள், மருந்துகள்) பூர்த்தி செய்கிறது, இதன் செயல்திறன் எதிர்ப்பால் குறைக்கப்படுகிறது. பூச்சிக்கொல்லிகளுக்கு உணர்திறனை மீட்டெடுக்க அல்லது பிற பாதுகாப்பு அல்லீல்களை அறிமுகப்படுத்தவும் இத்தகைய அமைப்பைப் பயன்படுத்தலாம்.

இந்தத் தொழில்நுட்பத்தை செயல்படுத்துவதற்கு முன், கடுமையான சுற்றுச்சூழல், நெறிமுறை மற்றும் நிர்வாக கட்டமைப்புகள், அத்துடன் பரவலைக் கட்டுப்படுத்துவதற்கான அமைப்புகள் தேவை.