Исследователи из Имперского колледжа Лондона использовали технологию редактирования генов для полного уничтожения малярийных комаров в лаборатории.
В этом им помог особый метод под названием «генный драйв» (gene drive), позволяющий быстро распространить изменённый человеком ген в дикой популяции животных или растений.
В 2016 году во всём мире было зарегистрировано около 216 миллионов случаев заболевания малярией. Согласно некоторым оценкам, в том же году было зафиксировано 445 тысяч случаев смертей, главным образом детей в возрасте до пяти лет.
Специалисты всего мира предлагают разные способы борьбы с малярийными комарами. На этот раз учёные Имперского колледжа Лондона решили использовать технологию «генного драйва», основанную на знаменитой методике редактирования генов CRISPR.
Специалисты испытывали технологию на комарах Anopheles gambiae, которые, как известно, переносят малярийного паразита в странах Африки, расположенных к югу от Сахары. Они изменяли часть комариного гена под названием dsx. Именно этот ген отвечает за половое поведение самцов и самок и определяет различия в их анатомии. Проще говоря, именно он определяет пол особи.
Самцы, которые несли модифицированный ген, не показывали никаких изменений. Специалисты не наблюдали их и у самок насекомых, которые несли только одну копию модифицированного гена.
Между тем самки комаров с двумя копиями изменённого гена стали проявлять и мужские, и женские признаки. Более того, такие особи не кусались и не откладывали яйца. Собственно, редактирование генов позволило блокировать размножение у самок комаров.
По мере распространения изменённого гена, отвечающего за бесплодие у самок, популяции в лабораторных клетках уничтожались из-за отсутствия потомства.
Как отмечается в пресс-релизе исследования, специалисты смогли уничтожить популяции малярийных комаров A. gambiae в лаборатории всего за 7-11 поколений. Впервые учёным удалось полностью заблокировать репродуктивную способность сложного организма в лаборатории при помощи разработанного молекулярного подхода.
Примечательно, что предыдущие попытки разработать «генный драйв» для «усмирения» популяции сталкивались с так называемой резистентностью (устойчивостью). Гены, на которые нацеливались исследователи, развивали мутации, позволяющие им так или иначе выполнять свои функции, при этом они были устойчивы к технологии. Подобные изменения в последствии передавались потомству, в результате чего действие «генного драйва» прекращалось.
Несмотря на то, что учёным впервые удалось справиться с подобной проблемой, они намерены провести дополнительные эксперименты. В них они хотят изучить эффективность и, что не менее важно, стабильность «генного драйва» в лабораторных условиях, имитирующий тропическую среду.
Кроме того, они хотят испытать методику на более крупных популяциях комаров, обитающих в более реалистичных условиях, где конкуренция за пищу и другие экологические факторы могут повлиять на результаты исследования.
Как говорят учёные, это первый случай, когда генный драйв привёл к самоуничтожению популяции комаров, что является многообещающим результатом для борьбы с опасной малярией. По их мнению, бесчисленные миллионы жизней могут быть спасены, а жизни сотен миллионов людей изменены к лучшему благодаря такой технологии.
«Такой прорыв показывает, что генный драйв может работать, даря надежду в борьбе с заболеванием, которая преследует человечество на протяжении веков», — говорит в пресс-релизе один из авторов работы Андреа Крисанти (Andrea Crisanti), молекулярный паразитолог из Имперского колледжа Лондона.
Как говорит Крисанти, никто не заявляет, что они нашли 100-процентное противодействие.
«Но это [результаты исследования] выглядит очень многообещающе», — говорит он.
Тем не менее он добавляет, что пройдёт по крайней мере 5-10 лет, прежде чем учёные будут рассматривать реальное тестирование любых генных драйверов на комарах в дикой природе.
Результаты исследования представлены в научном издании Nature Biotechnology.
Автор: Евгения Ефимова