Является ли генетическое редактирование комаров лучшим способом борьбы с малярией?

В новом исследовании ученые разработали технологию для редактирования генома комаров в качестве борьбы с распространением малярии. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature.

Актуальность проблемы

Во многих развивающихся странах малярия является одной из основных причин заболеваний и смерти. По оценкам Центров по контролю и профилактике заболеваний США (CDC), в 2016 году заболевание составило 216 миллионов случаев, что привело к 445 000 смертей. Потребность в эффективных методах лечения малярии является первостепенной, но для создания вакцин или методов лечения требуются затраты огромных ресурсов. Один из новых методов в решении этой проблемы заключается не в лечении или вакцинации людей, а в том, чтобы комары не смогли переносить малярию. Этот метод вращается вокруг концепции генного драйва, техники генной инженерии, которая быстро распространяет определенный ген по всей популяции. Ученые работали над созданием генного привода у насекомых в течение десятилетий, однако, как только появилась технология редактирования геномов CRISPR-Cas9, усилия по исследованию улучшились. CRISPR-Cas9 позволяет исследователям вырезать ДНК и вставлять генетический материал по своему выбору, создавая генетически модифицированные организмы.

Наука, стоящая за CRISPR Gene Drive

Этот метод работает путем вставки гена CRISPR-Cas9 в определенный сегмент ДНК комара. CRISPR затем побуждает клетку копировать свой собственный ген на соответствующую хромосому. Вставляя CRISPR-Cas9 в обе хромосомы насекомого, генетическая информация затем передается всем потомкам комаров. CRISPR затем копируется на другую хромосому, повторяя процесс, пока ген не окажется во всех особях популяции.

Присоединяя другой сегмент ДНК к генному приводу CRISPR, ученые могут распространить любой интересующий ген во всей популяции. Это было впервые сделано в ранних экспериментах с белком, который флуоресцирует красным цветом под лазером, чтобы подтвердить, что ген успешно проник в популяцию с высокой скоростью. Затем исследователи начали нацеливаться на гены, которые препятствуют передаче малярии у комаров. Чтобы этот генный двигатель действительно работал, исследователи должны выбрать адекватную генетическую цель. Некоторые гены очень консервативны и не могут быть изменены без полной гибели хозяина. 

Материалы и методы обследования

Автор исследования Андреа Крисанти (Andrea Crisanti) с соавторами экспериментировали с геномом в популяции комаров Anopheles gambiae, который переносит малярию. Они создали технологию, которая разрушает ген фертильности, известный как doublesex, который препятствовал самкам комаров добывать кровь и откладывать яйца. Ген doublesex также устойчив к мутациям, что делает его отличным кандидатом для этого генного привода.

Результаты научной работы

Ученые обнаружил, что отредактированный ген проник в целевую популяцию со 100% эффективностью, и в течение 8-12 поколений в комарах вообще не было яиц. Ученые провели 9 экспериментов в клетке, используя более миллиона генных приводов, нацеленных на ген doublesex, не наблюдая никакой резистентности. В настоящее время исследователи адаптируют технологию, чтобы воздействовать на 2 области этого гена.

«Я хочу убедиться, что вероятность развития сопротивления очень и очень мала, прежде чем говорить, что технология готова к применению», — объясняет Крисанти.

Ученые отметили, что этот генный привод не обязательно уничтожит все виды комаров, как многие думают.

«Прежде всего, позвольте мне сказать вам, что у нас есть около 3500 видов комаров по всему миру. И только в Африке существуют 850 видов. Таким образом, программа Target Malaria нацеливается только на 1 вид, что является главной победой над малярией в Африке. Поэтому, если нацеливание только на 1 вид может помочь спасти миллионы жизней, я думаю, что это жизненно необходимо для человеческой популяции», — объяснил Крисанти.

Другая проблема заключается в том, будет ли эта методика работать, поскольку у животных в лабораториях развиваются мутации, которые зачастую останавливают распространение этого привода. Например, если в последовательности есть мутация, которую CRISPR-Cas9 должен распознать, то ген не может быть внедрен. 

Выводы

В дикой природе еще предстоит выпустить генномодифицированных  комаров, но исследователи считают, что это может стать возможным в ближайшие 3 года. 

Авторы другого исследования утверждают, что установлена связь между группой крови и восприимчивостью к малярии.

Приглашаем подписаться на наш канал в Яндекс Дзен


 
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Хусаинов Руслан Халилович / автор статьи
Должность - Главный редактор, автор статьей E-mail для связи - [email protected] Врач - ультразвуковой диагностики, детский травматолог-ортопед  г. Санкт-Петербург.
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: