{"id":17064,"date":"2026-08-26T09:36:06","date_gmt":"2026-08-26T07:36:06","guid":{"rendered":"https:\/\/dodo.proefschriftmaken.nl\/portfolio\/nicky-faber\/"},"modified":"2026-08-26T09:36:27","modified_gmt":"2026-08-26T07:36:27","slug":"nicky-faber","status":"publish","type":"us_portfolio","link":"https:\/\/dodo.proefschriftmaken.nl\/en\/portfolio\/nicky-faber\/","title":{"rendered":"Nicky Faber"},"content":{"rendered":"","protected":true},"excerpt":{"rendered":"","protected":true},"author":8,"featured_media":17065,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"us_portfolio_category":[45],"class_list":["post-17064","us_portfolio","type-us_portfolio","status-publish","post-password-required","hentry","us_portfolio_category-new-template"],"acf":{"main_text":"","naam_van_het_proefschift":"Evolutionary prerequisites for safe and effective use of gene drive technology in invasive pest management","samenvatting":"In dit proefschrift heb ik de evolutionaire randvoorwaarden onderzocht voor een veilig en effectief gebruik van gene drive-technologie bij de bestrijding van invasieve plagen. Mijn werk kan worden onderverdeeld in drie thema's die onder dit bredere doel vallen: evolutionaire stabiliteit, effici\u00ebntie en veiligheid.\n\nOm populatieonderdrukking of -modificatie te bewerkstelligen, moeten gene drives evolutionair stabiel blijven. In hoofdstuk 2 heb ik getest of bestaande genetische variatie in verschillende Europese Drosophila melanogaster-populaties de effici\u00ebntie van de gene drive zou kunnen be\u00efnvloeden, maar ik vond geen bewijs voor dergelijke polygene resistentie. Echter, zelfs bij een drive die gericht was op een zeer geconserveerd gen, ontstonden er nog steeds mutaties op de doelplek van de gene drive, wat mogelijk duidt op eenvoudige resistentie. Dit resultaat suggereert dat resistentie die voortkomt uit de drive-activiteit zelf de belangrijkste evolutionaire instabiliteit voor deze technologie is.\n\nOmdat gene drives ook robuust moeten zijn tegen milieuvariatie, heb ik in hoofdstuk 3 onderzocht hoe een enkele ecologische factor, de beschikbaarheid van gist, de prestaties van de drive in D. melanogaster be\u00efnvloedt. Zelfs deze enkele verandering in omgevingsfactoren veroorzaakte aanzienlijke variabiliteit in de effici\u00ebntie van de drive. Bovendien, hoewel de gene drive effectief leek in individuele kruisingen, slaagde deze er in de meeste kooiexperimenten niet in om zich te verspreiden, wat duidt op verborgen fitnesskosten. Deze resultaten geven aan dat fitnessschattingen in het laboratorium waarschijnlijk te optimistisch zijn en dat gene drives nog niet klaar zijn voor open veldproeven zonder tussentijdse, beperkte en kleinschalige tests.\n\nHet bereiken van de noodzakelijke effici\u00ebntie om verspreiding door een populatie mogelijk te maken, is in veel soorten nog steeds een grote uitdaging. In hoofdstuk 4 heb ik onderzocht hoe soortspecifieke ontwikkelingsbiologie kan verklaren waarom veel gene drives slechts een lage of matige effici\u00ebntie bereiken. We vonden talrijke biologische factoren die over het hoofd zijn gezien in ontwerpstrategie\u00ebn, die vaak gebaseerd zijn op trial-and-error. Het betrekken van de ontwikkelings- en genomische context bij het ontwerp van gene drives is waarschijnlijk de meest veelbelovende strategie om de effici\u00ebntie van gene drives in de toekomst te verbeteren.\n\nWanneer dergelijke verbeteringen niet haalbaar zijn, kunnen alternatieve gene drive-ontwerpen helpen. In hoofdstuk 5 heb ik een tweedelige gene drive ontwikkeld en gemodelleerd die de verspreidings- en sterilisatiefuncties van een gene drive scheidt voor een betere onderdrukkingskracht. Dit ontwerp vertoont een sterker onderdrukkingspotentieel bij gemiddelde overervingspercentages van de gene drive en een grotere robuustheid tegen resistentie. Testen in het laboratorium bij D. melanogaster brachten echter onverwacht hoge fitnesskosten aan het licht die verspreiding verhinderden, wat mogelijk wijst op een beperking van meerdelige gene drive-ontwerpen.\n\nTen slotte heb ik in hoofdstuk 6 de haalbaarheid beoordeeld van een veiligheidsmechanisme dat vertrouwt op lokaal gefixeerde allelen. Populatiegenetisch modelleren toonde aan dat het zeer onwaarschijnlijk is dat dergelijke allelen ontstaan binnen de korte tijdsbestekken die typisch zijn voor invasieve soorten op eilanden, waardoor deze strategie onwaarschijnlijk een realistisch mechanisme is voor ruimtelijke inperking.\n\nIn het algemeen concludeer ik dat evolutionaire processen op de lange termijn waarschijnlijk niet erg relevant zijn voor gene drive-technologie: reeds bestaande genetische diversiteit zal waarschijnlijk geen breed bruikbare basis bieden voor lokalisatiemechanismen van gene drives, noch zal het een belangrijke barri\u00e8re vormen in termen van effici\u00ebntie door selectie voor resistentie op basis van bestaande genetische variatie. In plaats daarvan zijn het de mechanistische aspecten van gene drive-technologie op kleinere schaal (moleculair, cellulair en weefselspecifiek) die baat zouden kunnen hebben bij verdere optimalisatie, aangezien gene drives kunnen lijden onder lage homing-percentages en subtiele, maar impactvolle fitnesskosten voor hun dragers. Ik geloof dat het tijd is om dieper in te gaan op de biologie van elke doelsoort, in plaats van te blijven vertrouwen op het optimaliseren van technische aspecten via trial-and-error, om gene drives te kunnen ontwerpen met de effici\u00ebntie, stabiliteit en veiligheid die ze tot een levensvatbaar beheersinstrument voor invasieve plagen zouden maken. Even belangrijk is de ontwikkeling van rigoureuze ecologische risicobeoordelingen, robuuste bestuursstructuren en transparante wetenschapscommunicatie om ervoor te zorgen dat elke mogelijke inzet verantwoord en met publiek vertrouwen gebeurt.","summary":"In this thesis, I have investigated the evolutionary prerequisites for safe and effective use of gene drive technology in invasive pest management. My work can be classified into three themes that fall under this broader goal: evolutionary stability, efficiency, and safety.\n\nFor gene drives to achieve population suppression or modification, they must remain evolutionarily stable. In Chapter 2, I tested whether standing genetic variation in several European Drosophila melanogaster populations could affect gene drive efficiency, but found no evidence for such polygenic resistance. However, even with a drive targeting a highly conserved gene, mutations in the gene drive target site still arose, potentially indicating simple resistance. This result suggests that resistance forming from drive activity itself is the most significant evolutionary instability for this technology.\n\nBecause gene drives also need to be robust to environmental variation, in Chapter 3 I examined how a single ecological factor, yeast availability, affects drive performance in D. melanogaster. Even this single change in environmental conditions caused considerable variability in drive efficiency. Furthermore, although the gene drive appeared effective in single crosses, it failed to spread in most cage experiments, implying hidden fitness costs. These results indicate that laboratory fitness estimates are likely overly optimistic, and that gene drives are not yet ready for open field trials without intermediate, contained, small-scale testing.\n\nAchieving the necessary gene drive efficiency to enable spread through a population is still a major challenge in many species. In Chapter 4, I explored how species-specific developmental biology may explain why many gene drives achieve only low or moderate efficiency. We found numerous biological factors that have been overlooked in design strategies, which are often based on trial-and-error. Taking developmental and genomic context into account during gene drive design is likely the most promising strategy to improve gene drive efficiency going forward.\n\nWhen such improvements are not feasible, alternative gene drive designs may help. In Chapter 5, I developed and modelled a two-part gene drive that separates the spreading and sterilising functions of a gene drive for improved suppressive power. This design shows stronger suppressive potential under intermediate gene drive inheritance rates as well as a greater robustness to resistance. However, laboratory testing in D. melanogaster revealed unexpectedly high fitness costs that prevented spread, potentially indicating a limitation of multi-part gene drive designs.\n\nFinally, in Chapter 6 I assessed the feasibility of a safety mechanism that relies on locally fixed alleles. Population genetic modelling showed that such alleles are highly unlikely to form within the short time frames typical of invasive species on islands, making this strategy unlikely to be a realistic mechanism for spatial containment.\n\nIn general, I conclude that long-term evolutionary processes are unlikely to be highly relevant for gene drive technology: pre-existing genetic diversity is unlikely to provide a broadly useful basis for gene drive localisation mechanisms, nor will it be a major barrier in terms of efficiency through selection for resistance based on standing genetic variation. Rather, it is the mechanistic aspects of gene drive technology at smaller scales (molecular, cellular, and tissue-specific) that could benefit from further optimisation, as gene drives can suffer from low homing rates and subtle, yet impactful, fitness costs to their carriers. I believe that it is time to engage more deeply with the biology of each target species, rather than continuing to rely on optimising technical aspects via trial-and-error, to be able to design gene drives with the efficiency, stability, and safety that would make them a viable management tool for invasive pests. Equally important is the development of rigorous ecological risk assessments, robust governance structures, and transparent science communication to ensure that any potential deployment proceeds responsibly and with public trust.","auteur":"Nicky Faber","auteur_slug":"nicky-faber","publicatiedatum":"25 september 2026","taal":"EN","url_flipbook":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/ebook\/nickyfaber?iframe=true","url_download_pdf":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/download\/c471d741-5c99-4222-a378-ee8f888d51dc\/highres","url_epub":"","ordernummer":"19362","isbn":"","doi_nummer":"","naam_universiteit":"Wageningen University","afbeeldingen":17066,"video_url":"","podcast_url":"","naam_student:":"","binnenwerk":"","universiteit":"Wageningen University","cover":"","afwerking":"","cover_afwerking":"","design":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/dodo.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/17064","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/dodo.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio"}],"about":[{"href":"https:\/\/dodo.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/us_portfolio"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/dodo.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/8"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/dodo.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=17064"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/dodo.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/17064\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":17067,"href":"https:\/\/dodo.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/17064\/revisions\/17067"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/dodo.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/17065"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/dodo.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=17064"}],"wp:term":[{"taxonomy":"us_portfolio_category","embeddable":true,"href":"https:\/\/dodo.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio_category?post=17064"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}