Технологии генного драйва против малярии

Ученые уже несколько лет размышляют над тем, как с помощью методов генной инженерии одолеть малярию. Один из способов — внесение в комаров генов, которые не дадут не дадут им стать переносчиками малярийных плазмодиев. Но возникает вопрос, как обеспечить распространение нужного гена в дикой популяции?

У генетически модифицированных комаров будут две копии противомалярийного гена (по одному на каждой хромосоме). Только одна из хромосом (какая — решает случай) наследуется потомством. Поэтому если спариваются измененный комар и дикая особь без нужного гена, потомству перейдет только одна копия гена. И эта копия достанется лишь примерно половине следующего поколения комаров (поскольку мутантная хромосома наследуется с 50-процентной вероятностью). В результате противомалярийные гены постепенно исчезнут из популяции — естественный отбор их вряд ли поддержит.

Чтобы предотвратить элиминацию (устранение) гена из дикой популяции, можно воспользоваться технологией, известной как генный драйв. Она заключается в том, чтобы каким-либо образом скопировать нужный ген с одной хромосомы на другую. Тогда организм, у которого была только одна копия гена, обзаведется двумя копиями и передаст его потомкам со 100-процентной вероятностью.

Сделать это можно несколькими способами. Один из них — применение эндонуклеаз рестрикции, ферментов, которые совершают разрез в двойной цепи ДНК в определенном месте. Если внести разрыв в хромосому, то начнется процесс ее восстановления. В ходе него в разрезанную цепочку копируется неповрежденный участок с соседней хромосомы. Однако эндонуклеазы совершают разрез в том случае, если они «узнают» специфическую комбинацию нуклеотидов. Таких комбинаций на хромосоме может быть много, поэтому мы рискуем разрезать хромосому на множество кусочков. Это, а также другие факторы, осложняют использование эндонуклеаз рестрикции для генного драйва.

Заменить эти ферменты способна технология CRISPR/Cas9, позволяющая произвести разрез именно в том месте, который нам нужен. Нуклеаза Cas9 внесет разрыв в двойной цепочке ДНК в участке (сайте-мишени), «указанном» РНК-гидом или sg-РНК. Это такая короткая молекула нуклеиновой кислоты, комплементарная сайту-мишени, поэтому, синтезировав достаточно длинный РНК-гид, вероятность разреза не в том месте можно минимизировать.

В 2015 году ученые из Имперского колледжа Лондона создали при помощи CRISPR/Cas9 генный драйв, который способствует распространению мутации, вызывающей бесплодие у малярийных комаров. Самки с мутантным геном на обеих хромосомах бесплодны, а самцы могут распространять его в популяции. Так можно не только уменьшить популяцию анофелесов до уровня, при котором заражение малярийным плазмодием станет редкостью, но также бороться с развитием сопротивления к пестицидам и уничтожать инвазивные виды.

По материалам Лента.ру