Исследователи из лондонского Императорского колледжа использовали генно-инженерную форму, подобную троянскому коню, в лабораторных условиях, чтобы уничтожить популяцию комаров, передающих малярию, менее чем за 11 поколений.
Вооружившись стерилизованной мутацией CRISPR, биологи проникли в группу Anopheles gambiae и представили смертельную модификацию гена лишь нескольким ничего не подозревающим насекомым. Как сообщает Меган Молтени для Wired, мутация выполнила свою коварную задачу в течение 7-11 поколений, быстро распространяя бесплодие среди населения и сигнализируя о росте мощного, хотя и противоречивого, инструмента во всемирной борьбе с малярией.
Результаты работы Имперской команды, недавно опубликованные в журнале Nature Biotechnology, представляют собой одно из первых успешных применений техники «генного драйва». Генные побуждения бросают вызов законам генетики, значительно увеличивая вероятность передачи черты потомству.
По словам Тины Хесман Саи из Science News, генетический двигатель исследователей изменил ген двойного пола комаров. У самок, которые унаследовали две копии этого мутировавшего гена, развились антенна и зажимы, похожие на самцов, что делало их неспособными откладывать яйца или кусать свою добычу. Мужчины и женщины, которые унаследовали только одну копию, в основном не пострадали.
Чтобы проверить успех своего генного влечения, биологи наполнили две клетки смесью из 300 самок комаров, 150 незатронутых самцов и 150 генетически модифицированных самцов. В одной клетке популяция измененного гена распространилась на всех комаров к седьмому поколению, оставляя восьмое и последнее поколение неспособным производить потомство. Второму населению потребовалось 11 поколений, чтобы точно так же вымереть.
При нормальных обстоятельствах у потомства есть 50-процентный шанс наследования данного гена родителя. Если, например, самец комара несет измененный ген, он может передать его одному из двух своих детей. Затем новый измененный носитель гена может, в свою очередь, передать ген одному из двух его детей и так далее. Однако, когда генные влечения входят в картину, у измененных генов есть намного более высокий шанс распространения на потомство. Вышеупомянутый самец комара может передать свой модифицированный ген обоим детям, что увеличит вероятность того, что его дальние потомки унаследуют этот ген.
Имперская команда смогла обойти «сопротивление» - одну из основных проблем, связанных с генными влечениями, - нацелившись на ген двойного пола, который не переносит мутации. Согласно пресс-релизу Имперского колледжа, предыдущие эксперименты по вождению гена были сорваны генами, которые приспосабливаются к изменениям, вызванным исследователем, что позволяет им нормально функционировать и сопротивляться влечению.
«Мы не говорим, что это 100-процентное сопротивление», - говорит ведущий автор Андреа Крисанти в интервью The New York Times Николасу Уэйду. «Но это выглядит очень многообещающе».
Воспроизведение результатов исследования в условиях дикой природы может помочь ученым в борьбе с малярией, заболеванием, распространяющимся по всему африканскому континенту. Всемирная организация здравоохранения заявляет, что в 2016 году во всем мире было зарегистрировано ошеломляющее число 216 миллионов человек (с числом погибших 445 000 человек).
Тем не менее, технология представляет значительный риск: как только генный двигатель выпущен в дикую природу, его нельзя просто вспомнить. И, как отмечает Уэйд, последствия, вероятно, не могут быть ограничены какой-либо одной страной, а это означает, что глобальные популяции насекомых могут столкнуться с нежелательными побочными эффектами.
Биолог Рикарда Стейнбрехер говорит Робу Стейну из NPR, что уничтожение целого вида может привести к краху экосистем или появлению других потенциально вредных групп насекомых. Джим Томас, со-исполнительный директор технологической группы ETC Group, добавляет, что оборонная промышленность может даже превратить генные двигатели в оружие войны, которое распространяет «токсичные» вещества среди населения.
Прежде чем решить эти проблемы, исследователи должны потратить несколько лет на совершенствование технологии. Как сообщает BBC News, следующим шагом ученых станет тестирование их техники на больших популяциях, размещенных в менее искусственных условиях.
Искоренение малярийных комаров во всем мире может оставаться относительно отдаленной целью, но Кевин Эсвельт, биолог из Массачусетского технологического института, который не принимал участия в исследовании, рассказывает The Wade из New York Times, что развитие методов генного вождения может быть ключевым - несмотря на потенциальные риски, связанные с технологией.
Эсвельт заключает: «Известный вред малярии значительно перевешивает все возможные экологические побочные эффекты, которые были до настоящего времени, даже если все они произошли одновременно».
