Испытали генное оружие против комаров
|
В американском штате Флорида в природу выпустили некусачих комаров с измененным геномом. Их задача — вытеснить диких сородичей, заражающих людей смертельно опасными инфекциями. Метод уже опробовали в нескольких регионах мира. В 2009 году, впервые за 70 лет, в городе Ки-Уэст на архипелаге Флорида-Кис зафиксировали 94 случая лихорадки денге, вирусного гриппоподобного заболевания, в тяжелых случаях приводящего к кровотечениям и шоку. Двадцать процентов зараженных без лечения гибнут. Энтомологи полагают, что инфекцию занесли туристы, а распространили по островам желтолихорадочные комары Aedes aegypti. |
Этих кровососущих всего четыре процента в комариной популяции Флориды-Кис, однако именно они переносят возбудителей лихорадки денге, чикунгунья, желтой лихорадки, вирус Зика. Число незавозных случаев денге растет из года в год, и власти архипелага решились на эксперимент — выпустить генно-модифицированных комаров, которые уничтожат диких переносчиков инфекций. Насекомых предоставила британская компания Oxitec с опытом работы на Каймановых островах, в Малайзии, Панаме, Бразилии, десять лет добивавшаяся одобрения своего проекта в Америке. |
Комары питаются главным образом сладким цветочным нектаром. Но вот приходит пора размножаться, самка ищет самца и спаривается. Его сперма оплодотворяет зародыши в утробе. А чтобы личинки гарантированно развивались, перед кладкой им нужно хорошее питание — теплая кровь. Самка отправляется на охоту. Человек для комара — легкая добыча. Самка ориентируется на свет, движения, по углекислому газу от дыхания, определенным запахам, а вблизи — по теплу тела. Нападает, как правило, утром и вечером. Прокалывает кожу "стилетом", чтобы снять пробу крови. При этом сначала впрыскивает секрет — а с ним и вирус. |
По данным ВОЗ, порядка 700 тысяч человек в мире ежегодно погибают от инфекций, переносимых комарами. С кровососущими борются репеллентами, инсектицидами. Это создает риск возникновения резистентных видов. Ученые предлагают другой путь — создать мину замедленного действия, которая уничтожит природную популяцию комаров: вывести в лаборатории генно-модифицированных самцов и выпустить на волю. Они спарятся с дикими самками, и те произведут на свет потомство, неспособное к размножению. Ген смерти в данном случае — это участок ДНК, где закодирована информация о механизме, приводящем личинки к гибели. Метод известен давно, в 1970-х его даже испытали в полевых условиях. Летальную мутацию вызывали гамма-облучением самцов. |
В 2000-м профессор зоологии из Оксфорда Люк Алфи усовершенствовал технологию. Он вставил в ДНК комара искусственный ген tTAV — аналог гена резистентных к антибиотику тетрациклину бактерий и вирусов. Ген tTAV вырабатывает белок, в больших количествах смертельный для комара. Его можно "включить" и "выключить" с помощью тетрациклина. Самцов с tTAV выращивают в воде, куда добавляют антибиотик. Ген, соответственно, не вырабатывает смертельный белок. Затем их выпускают на волю — без тетрациклина они погибают в течение двух дней. Но этого достаточно, чтобы спариться с дикими самками и передать потомству летальную мутацию. |
Получается очень устойчивая самоликвидируемая система. Через два года Алфи основал дочернюю Оксфордскому университету компанию Oxitec, которая занялась коммерциализацией ноу-хау и его усовершенствованием. В частности, там вывели еще более эффективных комаров-самоубийц, фактически обманув природу. Проблема в том, что со временем летальный ген исчезает из популяции, поскольку он не обладает эволюционным преимуществом. Для эффективного контроля инфекции на волю приходится постоянно выпускать новые партии мутантных особей. |
Чтобы этого избежать, ученые сделали летальный ген доминантным, вставив вместе с ним в ДНК инструмент (CRISPR/Cas9), который самостоятельно редактирует вторую хромосому эмбриона — полученную от матери. Рождается организм с геном смерти в обеих хромосомах. Почти все его потомство также сохранит мутацию. Это очень мощный механизм продвижения гена в популяции по принципу цепной реакции. В 2010-м Oxitec выпустила в пригороде Жуазейру в Бразилии генно-модифицированных желтолихорадочных комаров OX513A. Мутантные самцы успешно конкурировали за самок. По данным мониторинга, через год дикая популяция сократилась на 88 процентов. |
Самый масштабный эксперимент провели в бразильском городе Жакобина. С июня 2013-го по сентябрь 2015-го там выпускали по 450 тысяч самцов-мутантов в неделю. За геном летальности следили по флуоресцентной метке, но разброс данных оказался слишком большим: доля меченых — от десяти до 60 процентов в популяции. Результаты по эффективности контроля над комарами еще не опубликовали. Британцы и раньше экспериментировали в США — с генетически модифицированной капустной молью в Нью-Йорке и хлопковой молью в Аризоне. Во Флориде компания встретила активное сопротивление местных жителей и экологов. Все же проект удалось протащить на референдуме. |
Как сообщает Nature, в апреле ученые разместили ящики с личинками мутантных комаров в частных владениях во Флорида-Кис, не разглашая адресов, чтобы избежать вандализма. В течение трех месяцев из них будут вылупляться по 12 тысяч самцов в неделю. На следующем этапе за 16 недель ожидают появления 20 миллионов насекомых. В ход пошла новейшая разработка — сорт OX5034. Они созданы таким образом, что уже на стадии взросления в лаборатории самки погибают, остаются только самцы. |
Это избавляет от ручной сортировки личинок. Комаров выпускают в природу, где они передают потомкам ген смерти. Но в новом поколении погибают лишь самки. Самцы же продолжают продвигать летальную мутацию. Через десять поколений эта линия вымирает сама собой. Есть и другие методы самоуничтожения желтолихорадочных комаров. Один из них во Флорида-Кис в 2017 году испытала компания MosquitoMate. На волю выпустили самцов, инфицированных бактерией вольбахией. Этот паразит портит сперматозоиды, и оплодотворенные ими эмбрионы погибают. В отличие от генно-модифицированных комаров, эти не вызвали протестов местного населения. |
Источник |
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
|