Научные исследования использовали генетическое издание CRISPR для уничтожения полной популяции комаров рода Anopheles, которые вызывают малярию у людей. Техника может быть использована для борьбы с такими опасными заболеваниями, как лихорадка Денге или Зика.
Объединение человеческой изобретательности и различных научных методов необходимо для борьбы с такими болезнями, как малярия. Во всем мире уже есть команды, работающие над эффективными вакцинами против этой болезни. А что, если генетику использовать для уничтожения рода комаров, переносящих малярию? Научная группа в Имперском колледже Лондона уничтожила популяцию комаров с помощью инструмента генетического редактирования. Исследователям удалось уничтожить целую популяцию комаров вида Anopheles gambiae , одного из ответственных за передачу малярии, в промежутке между 7 и 11 поколениями.
Испытание открывает возможность использования данного метода на насекомых, которые передают другие заболевания, такие как лихорадка Денге, Зика или желтая лихорадка.
Комары рода Anopheles являются ключом к быстрому распространению малярии. Эти насекомые действуют как переносчик болезней, передавая в своих укусах плазмодий - одноклеточные паразиты, которые являются истинными причинами заболевания. Хотя только около тридцати видов этого рода являются переносчиками малярии, распространенность комаров этого рода является одним из основных факторов, вызывающих эпидемии этого заболевания, особенно в тропических районах африканского континента.
Причиной передачи болезни являются самки Anopheles, когда они насасываются человеческой кровью, чтобы кормить яйца. Поэтому ученые разработали генетическую мутацию, направленную на них. Исследователи разработали рецессивную мутацию, которая затрагивает только самок, у которых есть две копии модифицированного гена. Таким образом, самки, которые подверглись модификации, не только не могли кусать, но и откладывали яйца, у которых фертильность уменьшалась с каждым новым поколением до конца всей популяции. Всего 7-11 поколений было достаточно, чтобы не оставить комаров.
Первое успешное испытание
Важность этого эксперимента заключается в том, что на сегодняшний день он является первым, в котором удалось полностью аннулировать репродуктивную способность полной популяции насекомых с использованием методов генетического редактирования. В предыдущих экспериментах у комаров развивались новые генетические мутации, которые трансформировались в устойчивость к генетической модификации, вызванной исследователями. По словам ученых, участвовавших в исследовании, генетически модифицированная популяция развивала мутации, хотя это не оказывало никакого влияния на модифицированный ген.
Исследователи проанализировали ген Adgsx, который контролирует генетическую дифференциацию между двумя полами. В частности, они модифицировали экзон 5 (одну из частей цепи), используя метод генетического редактирования CRISPR-Cas9. Эта технология , позволяет быстро и точно изменять, стирать и реорганизовывать ДНК практически любого живого организма. Методика, которой пользовались исследователи, называется направленной генетикой или генетическим импульсом (gene drive на английском языке).
Это первый эксперимент, который полностью аннулирует репродуктивную способность всей популяции животных с использованием методов генетического редактирования.
А в Бразилии корпорация Oxitec производит трансгенных самцов насекомых для стерилизации самок, которые являются переносчиками инфекционных заболеваний.
Шестьдесят миллионов трансгенных комаров в неделю. Это производственная мощность крупнейшей в мире лаборатории, занимающейся разведением генетически модифицированных насекомых.
Его цель: бороться со своим родственником в дикой природе, Aedes aegypti, переносчиком тропических болезней, таких как лихорадка Денге, желтая лихорадка, Чикунгунья и Зика . Эта своеобразная фабрика насекомых расположена на окраине города Пирасикаба, города с населением 400 000 жителей бразильского штата Сан-Паулу, и ее продукт зарегистрирован на рынке под названием Friendly Aedes Британской компанией Oxitec.
Технические специалисты этой компании появились в Оксфордском университете в 2002 году. И в настоящее время являются дочерней компанией американской корпорации Intrexon. Они ежедневно ездят в фургонах по окрестностям Пирасикабы, где Aedes aegypti чувствуют себя непринужденно, и открывают окно и, не останавливая автомобиль, выпускают 800 000 копий своей версии Aedes. В этом году высадка трансгенных комаров может возрасти до пятнадцати миллионов в неделю, в зависимости от потребностей.
Миссия этой армии насекомых, все они самцы, состоит в том, чтобы найти самок и спариться с ними.
Мужские особи не кусают и не передают болезни, в подавляющем большинстве видов комаров это делают только самки. Ожидаемый результат заключается в том, что эти легкие комары содержат ДНК трансгенного отца. Это включает в себя смертельную генетическую информацию, которая приведет к смерти после рождения.
Независимо от того, успели самцы спариться или нет, они «запрограммированы» на смерть не позднее, чем через четыре дня после того, как операторы Oxitec выпустят их в окружающую среду, из-за одного из генетических изменений, которые они включают. Запрограммированная гибель модифицированных самцов и их потомков оправдывает определение компанией этого вида, как самоограничивающихся комаров. Основным элементом, представленным в Friendly, который составляет штамм OX513A Aedes aegypti , является ген, который направляет синтез tTA, смертельного белка для комаров даже в низких дозах.
Пораженные образцы могут выжить, только если они обработаны тетрациклиновым антибиотиком. Процесс, разработанный Oxitec, заключается в том, что личинки комаров, рожденные в таких лабораториях, как Piracicaba, проходят курс лечения тетрациклином, который позволяет им выжить в течение нескольких дней. Оказавшись в естественной среде, они умирают из-за нехватки лекарств, что также случится с их потомством. Кроме того, Oxitec включил в ДНК комаров маркер, чтобы было легче распознать нормальные образцы трансгенных организмов. Таким образом, когда техники подвергают группу личинок воздействию красного флуоресцентного света, светятся штаммы OX513A.