Research press release

生態学:英国における侵入種ハイイロリスの防除に遺伝子ドライブが役立つかもしれない

Scientific Reports

Ecology: Gene drives may help control invasive grey squirrel in the UK

既存の遺伝子ドライブ技術を組み合わせて用いれば、英国の侵入種ハイイロリス(Sciurus carolinensis)の集団の防除に寄与しつつ、他のリス集団にとってのリスクをほとんど生じさせない可能性のあることが、モデル化研究から明らかになった。この研究成果を報告する論文が、Scientific Reports に掲載される。

遺伝子ドライブは、生物の集団に対して、雌の不妊を誘発する改変遺伝子を導入することで、集団のサイズを制御できるようにする。ただし、遺伝子ドライブ個体と野生個体との交配による改変遺伝子の拡散の制御方法、遺伝子ドライブを無効にする可能性がある遺伝的抵抗性の発生などの技術的課題が解決されていない。

今回、Nicky Faberたちは、これらの課題に取り組むため、コンピューターモデル化を実施して、ハイイロリスの事例研究を行い、3種類の遺伝子ドライブ技術の組み合わせであるHD-ClvRの有効性を調べた。

その結果、HD-ClvRを用いることで、標的としたハイイロリスの集団が効果的に抑制され、他のリス集団にとってのリスクがほとんど生じないことが明らかになった。HD-ClvRは、その構成要素である3種の遺伝子ドライブ技術のそれぞれの長所を兼ね備えている。ホーミング遺伝子ドライブは、改変遺伝子を生殖細胞(子孫に遺伝情報を伝える細胞)に挿入して、この遺伝子が将来世代に受け継がれるようにする。CleaveR(Cleave and Rescue、ClvR)による遺伝子ドライブは、子孫に耐性アレルが発生しないようにする。デイジーフィールド遺伝子ドライブは、個体間で受け継がれる改変遺伝子の数を制限し、改変遺伝子の標的集団外への拡散を抑制する。今回の研究で得られた知見は、HD-ClvRが侵入種を効果的に防除し、在来種へのリスクを抑えられることを示唆している。

Faberたちは、HD-ClvRが生きた動物で検証されておらず、これらの遺伝子ドライブを使用する前にさらなる研究(例えば、ハイイロリス集団の急激な抑制が生態系全体に及ぼす影響を調べる研究など)が必要だと注意を促している。

Existing gene drive technologies could be combined to help control the invasive grey squirrel population in the UK with little risk to other populations, according to a modelling study published in Scientific Reports.

Gene drives introduce genes into a population that have been changed to induce infertility in females, allowing for the control of population size. However, they face technical challenges, such as: controlling the spread of altered genes as gene drive individuals mate with wild individuals, and the development of genetic resistance, which may render the gene drive ineffective.

To address these challenges, Nicky Faber and colleagues used computer modelling to investigate the effectiveness of a combination of three gene drive technologies using the grey squirrel as a case study.

The authors found that the combined gene drive ― HD-ClvR ― effectively suppressed a targeted grey squirrel population, with little risk to other populations, by combining the advantages of its individual components: homing, cleave-and-rescue and daisyfield. Homing ensures that the altered gene is passed on to future generations by inserting it into the germline ― the cells that pass on genetic information to offspring. Cleave-and-rescue ensures that offspring with resistant gene variants do not develop. Daisyfield limits the number of altered genes that can be passed on from one individual to the next, thus containing their spread outside the target population. The findings suggest that HD-ClvR may effectively control an invasive species while limiting the risk to native species.

The authors caution that HD-ClvR has not been tested in live animals, and further research is needed before these gene drives could be used. For example, the impacts that an abrupt suppression of the grey squirrel population might have on the ecosystem as a whole would need to be considered.

doi: 10.1038/s41598-021-83239-4

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