파라트란스게네시스

파라트란스제네시스(Paratransgenesis)는 벡터의 공생(transgenesis)을 통해 벡터 개체군에서 병원체를 제거하려는 기법이다.이 기술의 목표는 벡터 매개 질환을 조절하는 것이다.첫 번째 단계는 벡터 종의 병원체 전달을 막는 단백질을 확인하는 것이다.그리고 나서 이러한 단백질의 유전자 코딩은 공생에 도입되어 벡터로 표현될 수 있게 된다.이 전략의 마지막 단계는 야생의 벡터 집단에 이러한 유전적 공생들을 도입하는 것이다.이 기술의 한 가지 용도는 곤충에 의한 질병으로 인한 인간의 사망률을 예방하는 것이다.일부 모기 품종이 살충제에 내성을 가질 수 있음에도 불구하고,^[1] 벡터 매개 질병에 대한 예방 방법과 현재 통제 방법은 살충제에 의존한다.그것들을 완전히 제거하는 다른 방법들이 있다.^[2]파라트란스제네시스(Paratransgenesis)는 유전적으로 조작된 곤충 공생물을 이용해 그들이 전달하는 병원체에 유해한 벡터 내 분자를 표현하는 데 초점을 맞추고 있다.^[1]산성 박테리아 아사아 공생은 모기 유충의 정상적인 발달에 유익하지만, 아사스 공생물이 성충 모기에 어떤 작용을 하는지는 알 수 없다.^[1]

이 기술의 첫 번째 예는 공생 로도코쿠스 로드니에 관련된 로드니우스 프롤리서스를 사용했다.R. prolixus는 트라이파노소마 크루지(Trypanosoma cruzi)에 의해 발생하는 샤가스병의 중요한 곤충 벡터다.티크루지에 독성이 있거나 티크루지의 전파를 차단하는 체크로핀A와 같은 단백질을 R. 로드니(R. Rhodni)가 표현하도록 기술하는 전략이었다.^[3]

박테리아를^[4][5] 이용한 쎄쎄파리와 곰팡이,^[6] 바이러스,^[7] 박테리아를 이용한 말라리아 모기에서도 시도가 이루어진다.^[8]

사용하다

파라트랜스제닉의 사용은 많은 다른 목적을 달성할 수 있지만, 주된 목적 중 하나는 "질병 주기를 깨는 것"이다.이번 연구는 아프리카 수바하란에서 수면병을 일으키는 쎄체파리와 트라이파노솜에 대한 실험에 초점을 맞추고 있다.쎄체파리의 전염 생물학은 그것이 어떻게 질병을 전염시키는지를 배우기 위해 연구되었다.이것은 전염을 해결하는 데 도움이 될 수 있는 파라트란스제네시스(paratransgenesis)를 사용하는 최선의 방법을 찾기 위해 주문된 것이다.이 경우 파라트란스제네시스(paratransgenesis)는 tsetse fly vector에서 trypanosome의 전송을 정지시키는 trypanocide를 생성하기 위해 사용되었다.^[4]

모기가 사람에게 전염되면서 생기는 또 다른 질병은 말라리아다.이것은 효과적인 백신이 없고 말라리아가 치명적이기 때문에 지속적인 건강 문제였다."말라리아 전염을 줄이기 위해서는 혁신적인 통제 조치의 개발이 절실하다."^[9]본 연구에서는 이러한 모기에 아사아(gfp)의 파라트란스제네시스(paratransgenesis)를 사용할 경우 질병 발생 확률이 낮다는 사실이 밝혀졌다.^[9]그들은 항병원성 이펙터 분자를 사용하고 있다.^[9]

또 다른 예는 꿀벌에 있다.2012년에 행해진 한 연구는 젖산 박테리아를 사용하는 것이 꿀벌의 건강과 소화에 개선되거나 도움을 줄 수 있다는 것을 발견했다.^[10]이것은 파라트란스제네시스(Paratransgenesis)의 다른 용법이며, 유산균이 파라트란스제네시스(Paratransgenesis)의 쉬운 표적이기 때문에 제안되었다.과학자들은 곤충 모델의 내장에 있는 마이크로바이옴을 유지하는 것이 벌과 전체 군락을 건강하게 유지하는 데 효과가 있는지 알고 싶었다.^[10]최근 몇 년간 꿀벌 개체수와 군락지가 크게 감소했다.파라트란스제네시스(paratransgenesis)를 사용함으로써 과학자들과 양봉가들은 꿀벌의 개체수를 늘리기를 희망한다.

영향들

실험 결과 모기 개체군을 통한 전파는 공생균 세라티아 AS1을 통해 공생한 기생충에 내성이 있다는 것이 밝혀졌다.그러한 공학적 박테리아를 현장에 방출하는 것에 대한 규제 당국의 주요 우려는 "리콜"에 대한 옵션이 없음을 보여준다.세라티아 AS1은 모기와 배양액에서 복제하면서 플라스미드를 잃고 야생형으로 되돌아가며 세라티아 AS1에서 다른 박테리아로 플라스미드가 수평적으로 전달되는 것을 감지하기 어렵다는 것이다.^[11]이는 플라스미드 복귀에서 일정 비율로 야생형으로 복귀한 항균성분을 발현하는 방출된 재조합균 외에 가역성 시스템에서 초기 현장실험을 사용할 수 있다는 것을 의미한다.^[11]

"파라트란스제네시스(Paratransgenesis)는 유전자변형 공생생물로서 분자를 발현시키는 벡터로 병원체의 발달이나 전이를 차단한다."그림 2는 피를 빨아먹는 파리와 ^[3]모기를^[13] 공생시키는 박테리아를 이용한 안 감비아와^[7] 애이집트^[12] 공생 바이러스를 보여준다.^[14]병원체 발달을 목표로 하는 분자를 표현하는 공생물은 고유 지역에서 전달될 수 있다.^[13]유전자 변형과 마찬가지로, 자연 벡터 모집단에 존재하는 비변형 공생체를 대체하기 위한 유전자 구동 시스템의 가용성에 따른 변형된 공생물의 확산도 유전자 변형에서 볼 수 있다.^[13]파라트란스게네시스(Paratransgenesis)는 아프리카 트라이파노좀의 세체파리에 의한 전달을 감소시킨다.글로시나 m.모르시탄, 글로시나 p.팔리스, 글로시나 오스테니, 글로시나 brevipalpis의 중간굿과 용혈에서 발견되는 쎄체파리의 공생인 소달리스와, 모두 여성의 젖샘을 통해 수직으로 전달된 글.p.팔리스의 침샘을 변형시켰다.^[13]수직전송은 F1 자손 12명 중 9명, F2 자손 12명 중 8명에게서 검출된 GFP 변환(recSoDalis)이 있어 공생체가 세체 모집단에 퍼지도록 변환했다.^[13]이것은 소달리스가 GFP로 변형된 Gl. m.모르시탄과 G. fuscipes로부터 격리되는 결과를 낳았고, recSodalis는 원주민 식민지화와 비슷한 밀도로 식민화된 패혈성 비원성 tsetse 숙주 종을 얻었다.^[14][15]

벡터 파라트랜스제네시스(bector paratransgenesis)의 미래 방향은 자연 곤충 개체군 내에 있으며 변형된 공생체가 비변형 공생물을 대체할 수 있는지 여부는 결정되지 않았다.곤충 숙주에는 아무런 영향도 없으며 공생에 관한 한 (이대-이대-이대-이대-이대-이대-이대-이대-이대-이대-이대-이대-이대-이대-이대-이대-이대-이대-이대-이대Wolbachia endosymbionts는 유전자 중심 시스템이며 또한 파라트란스제네시스에도 영향을 미칠 수 있다.^[4]

울바치아는 세포질 비호환성(CI)을 통해 곤충의 번식을 조절하는 세포내 전이성 박테리아다.^[16]월바키아 비감염 암컷은 감염된 수컷과 번식하지 않아 개체군에서 감염되지 않은 개체 수가 줄고 월바키아 감염 곤충의 발생 빈도가 증가한다.^[16]이 효과는 그 빈도를 확장하는 곤충 집단 내에 다른 과도기적으로 제어되는 변형된 공생들을 확산시킬 것이다.^[4]이러한 곤충에는 다음이 포함된다.Ae. aegeti, Aedes albopictus, Culex Quinquefasciatus.^[16]덴소바이러스는 모기의 자연 개체군에서 발생하는 공생을 통해 확산이 어떻게 변형되는지를 보여주는 사례다.

유전자 구동 메커니즘으로 수행하는 과정에서 월바키아 변종은 모기 내부의 병원체 발달을 위한 모기 수명을 감소시킨다(외부 잠복기 또는 EIP로 알려져 있다).^[17]병균 벡터 제거는 성장시간이 짧아 스스로 성장한 벡터 수명을 줄여 치료가 어렵다.^[18]이것은 이 모기가 어린 모기보다 나이가 많은 모기를 목표로 하고 있다는 것을 의미하며, 이것은 또한 모기 살충제의 진화를 방지한다는 것을 의미한다.^[19]아노펠레스(마쉬모기)에 대한 플라스모디움 감염 모기의 병원체 발육에 대한 선택적 압력에 대한 시간은 이미 건폐성 주기당^[20][19] 20~40%로 벡터 내 기생충 수명의 단축을 초래한다.

"한 가지 접근법은 벡터 역량(선형 매개변수)과 벡터 생존력(우수 매개변수)을 줄이는 것이다.두 가지 효과를 합치면 풍토부위의 벡터 용량과 질병 부담을 줄이고 전염을 막아야 한다고 말했다.^[14]

병들

벡터 매개 질병은 흔하다. 그러므로 이러한 질병들이 어떻게 전염되는지 이해하기 위해 노력하는 것은 이러한 질병들에 대한 더 나은 예방이나 치료로 이어질 수 있다.말라리아와 같은 벡터 보균 질병은 모기에서 사람으로 전염된다.^[21]트라이파노소마 크루즈는 차가스병을 유발하며, 이 질병의 확산을 막기 위해 파라트란스제네시스(paratransgenesis)를 이용하려는 노력이 있다.그 전략은 병원균을 바꾸기 위해 마이크로베를 유전자 조작한 곤충에 다시 삽입하는 것이다."벡터보른 질병의 파라트란스 유전적 통제"라는 기사는 이러한 질병들을 이해하기 위한 접근법에 대해 논하고 있다.^[22]인간 아프리카 트라이파노소미아시스(수면병)는 사하라 이남 아프리카의 많은 개인들에게 영향을 미치는 질병이다.지난 10년 동안 그 숫자는 거의 없어졌다.이 병은 파리에 의해 전염되며, 이 병을 다스리기 위한 지난 몇 번의 노력은 연간 1만 건도 되지 않는다.^[23]

치료

파라트란스제네시스(paratransgenesis)가 발생할 수 있는 많은 질병들이 있는데, 가장 흔한 질병은 말라리아다.논문 '말라리아 통제를 위한 파라트란스제너레이션의 유용성 평가'는 중대한 건강문제의 원인인 말라리아의 전지구적 문제를 기술하고 있다.^[24]그것은 모기에 의해 옮겨지고 그것들을 제거하는 가장 유용한 방법은 살충제를 사용하는 것이지만, 몇몇 모기 종들은 살충제에 저항적이다.살충제에 강한 모기들과 싸우기 위해, 모기장을 파괴하기 위해 유전자 조작으로 만들어진 플라스모디움이 있다.^[24]또 다른 연구인 '감염 퇴치에 감염을 이용하는 것: 파라트란스제네시스 균은 모기의 말라리아 전염을 막을 수 있다'는 엔토모병 유발 곰팡이인 메타히지움 아니소플리아에 주입된 말라리아 이펙터 유전자를 보여준다.^[25]다음으로 이 균은 비감염 모기에 주입되어 용혈로 표현되었다.흥미로운 점은 다른 분자들이 공존할 때 침샘이 말라리아 수치를 98%^[25]까지 표현했다는 것이다.

파라트랜스제네시스(paratransgenesis)를 수행하기 위해서는 다음과 같은 몇 가지 요건이 있다.

• 공생 박테리아는 체외에서 쉽게 자랄 수 있다.
• 원하는 유전자를 함유한 플라스미드를 이용한 변형을 통해 유전적으로 변형될 수 있다.
• 공생 공생은 안정적이고 안전하다.
• 벡터와 공생 사이의 연관성은 감쇠할 수 없다.
• 현장배송은 쉽게 처리된다.

참조