カリフォルニア大学リバーサイド校（UCR）の科学者らは、ブドウ園にとって致命的な脅威であるグラッシーウィングシャープシューターを殺虫剤への抵抗力が強まる中、根絶することに成功した。この虫はブドウの木を食べ、ピアス病の原因となる細菌を媒介する。一度感染すると、3年以内にブドウの木が枯れる可能性が高く、580億ドル規模のカリフォルニアのワイン産業にとって大きな問題である。現在、この害虫は防疫と効果の低い薬剤散布によってのみ防除が可能だ。しかし、新しい遺伝子編集技術が、このシャープシューターの駆除に新たな希望をもたらした。UCRの科学者らは、この技術によってこの昆虫に永久的な物理的変化を与えることができることを実証した。また、これらの変化が3世代以上の昆虫に受け継がれることも示した。
このチームの仕事を説明した論文は、2020年4月19日のScientific Reportsに掲載され「CRISPR/Cas9によるGlassy-Winged Sharpshooter Homalodisca vitripennis (Germar)の効率的なゲノム改変（Efficient CRISPR/Cas9-Mediated Genome Modification of the Glassy-Winged Sharpshooter Homalodisca vitripennis (Germar)）」 と題されている。
UCRの昆虫学者で論文の共著者であるピーター・アトキンソン博士は、「我々のチームは、グラッシーウィングシャープシューターを制御するための遺伝的アプローチを初めて確立した」と述べている。
このプロジェクトで研究者らは、CRISPR技術を使って、シャープシューターの目の色を制御する遺伝子をノックアウトした。ある実験では、この昆虫の目を白色にした。また、別の実験では、目が血のように赤い朱色に変化した。そして、この目の色の変化は永久的で、改変した親の子孫に受け継がれることを実証した。
CRISPRは、バクテリアの免疫システムをベースにしている。ウイルスに攻撃されたとき、細菌は侵入者からDNAの断片を保存しておく。ウイルスが戻ってくると、細菌はウイルスのDNAを認識し、切断し、破壊する。
科学者らは、CRISPRを「分子のハサミ」のように使って、特定のDNA配列に狙いを定めている。
UCRの昆虫学者で研究の筆頭著者であるイナイアラ・デ・ソウザ・パチェコ博士は、「これは、ある昆虫に非常に特異的であり、他の昆虫、動物、人間に標的外の影響を及ぼさないという点で素晴らしい技術だ。化学薬品を使うよりもずっと環境に優しい昆虫駆除戦略だ。」と語っている。
研究チームが行った興味深い発見の一つは、シャープシューターの目の色の遺伝子が、非性染色体に位置していることだ。すべての動物には、性染色体と常染色体（非性染色体）の2種類の染色体がある。
「白色と朱色の遺伝子が常染色体にあるということは、これらの遺伝子の継承が昆虫の性別と関係ないことを示している。これは、制御戦略を開発する上で重要だ。」とパチェコ博士は述べた。
例えば、蚊の場合、人間にウイルスを媒介するのはもっぱらメスだ。性染色体上で、メスの蚊に有利な遺伝子を特定することは、蚊の駆除戦略にとって重要だ。逆に、重要な遺伝子が性染色体上にない場合も知ることが重要だ。
CRISPRで作製した変異が次世代に受け継がれることを証明するために、研究チームは、シャープシューターがペアで交尾する方法を確立する必要があった。「昆虫学では、昆虫は交尾のために複数の他の昆虫を刺激する必要がある場合があるので、これは必ずしも簡単ではない。」とアトキンソン博士は説明する。
研究チームは、CRISPRがこれらの昆虫で機能することを実証した今、新たな目標を持っている。
UCRの昆虫学者で論文の共著者であるリック・レダック博士は、「我々は、CRISPRを使ってシャープシューターの口の部分を改変し、ピアス病の原因となる細菌を拾わないようにしようとしている」と述べている。
研究チームは、シャクトリムシの目の色の遺伝子を効率よく変化させることができたことから、口の改造に成功する可能性は高いと思われる。研究チームは、産まれたばかりの卵にCRISPR分子を注入したところ、ある実験では100%もの卵が目の色を変えた幼虫になったそうだ。
UCRの植物生物学者で論文の共著者であるリンダ・ウォリング氏は、「他の生物では成功率が30％以下であることが多いので、これは本当に驚きだ。グラッシーウィングシャープシューターにおける高い遺伝子編集の成功率は、この破壊的な害虫の基本的な生物学を理解するだけでなく、新しい防虫方法を開発する能力にとっても良い兆しだ。」と述べている。
アトキンソン博士は、チームが、感染しない昆虫を作るという目標にいかに近づいているか驚嘆している。アトキンソン博士は、「CRISPR以前は、これほど簡単に、これほど高い頻度で、特定の突然変異を発生させることは、事実上不可能だった。今、我々は、この病気を伝染させない昆虫を作る方法を思いつくことができると確信している。この研究成果は、UCRの自然農業科学大学の農学部が、革新的な害虫駆除戦略開発の一例だ。」と語っている。
研究チームには、UCRの昆虫学部の科学者に加え、植物学・植物科学部のウォーリング博士、微生物学・植物病理学部のジェイソン・スタジッチ博士が参加している。
研究チームは、他の分子制御戦略がこれまで有効ではなかった昆虫の一種であるシャープシューターに対するCRISPR実験の結果に、特に勇気づけられている。
「シャープシューターは、刺す、吸うという大きなカテゴリーである半翅目（はんしもく）のモデル生物になりそうだ。我々のCRISPRを使ったモデルは、植物や、おそらく人間にも感染する病気を制御する能力を飛躍的に向上させることができるだろう。」とレダック博士は語っている。
