Международная группа биотехнологов разработала новый способ сортировки азиатских тигровых комаров для программ стерилизации.
С помощью двухэтапного редактирования генома ученые вывели линию насекомых, в которой опасные самки всегда рождаются золотисто-желтыми, а безопасные самцы — черными, что позволяет безошибочно разделять их перед выпуском в природу.
Эпидемиологи применяют против переносчиков лихорадки Денге, вируса Зика и чикунгуньи метод стерильных насекомых (SIT). На биофабриках выращивают миллионы комаров, стерилизуют их, самцов выпускают в города, где они спариваются с дикими самками, не давая потомства.
Главная техническая сложность этого метода — сортировка. Самцы комаров питаются нектаром и безопасны для человека, но самкам для размножения нужна кровь, и именно они разносят болезни. Случайный выпуск самок вместе с «полезными» самцами недопустим, однако существующие методы механической сортировки куколок по размеру часто дают сбои.
Авторы исследования, опубликованного в журнале Nature Communications, решили создать систему визуальной идентификации пола. Они применили технологию CRISPR/Cas9, чтобы перенастроить генетику комара Aedes albopictus.
Сначала ученые отключили у насекомых ген yellow, отвечающий за выработку черного пигмента меланина. В результате получилась популяция мутантов-альбиносов золотистого цвета. На втором этапе инженеры внедрили в геном конструкцию, содержащую работающую копию гена yellow (возвращает черный цвет) и ген nix — главный переключатель мужского пола. Этот пакет генов встроили так, чтобы он передавался строго по мужской линии.
Результат эксперимента решил проблему сортировки. Самцы, наследующие от отца пакет, приобретают нормальную черную окраску. Самки, лишенные этой вставки, остаются желтыми мутантами. Разница в цвете позволяет автоматизировать процесс разделения с помощью камер, полностью исключая человеческий фактор.
Уже во время исследования выяснилось, что мутация обеспечила дополнительные преимущества. Желтые самки развиваются медленнее черных самцов, это увеличивает временной разрыв при вылуплении. Тесты также показали, что яйца таких самок лишены защитного пигмента и быстро высыхают на воздухе. Это работает как встроенный предохранитель: даже если мутантная самка сбежит с фабрики, ее потомство не сможет выжить в дикой природе.
Разработка стала первой системой разделения пола у комаров, основанной на редактировании эндогенных генов, а не на внедрении чужеродных флуоресцентных маркеров. Технология делает массовое производство стерильных насекомых более дешевым и безопасным для экосистем.
Автор: Максим Абдулаев