Стерилизация комаров с помощью CRISPR/Cas9

Комары — один из главных врагов человечества, ежегодно заражая около 700 миллионов человек и вызывая более миллиона смертей.

Профессор Крейг Монтелл из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре совершил прорыв в методе контроля популяций комара Aedes aegypti, переносчика вирусов денге, желтой лихорадки, Зика и других. Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, впервые описывает использование редактирования генов CRISPR/Cas9 для нацеливания на специфический ген, связанный с фертильностью у самцов комаров, и показывает, как эта мутация подавляет фертильность самок.

Ученые работали над улучшением метода борьбы с переносчиками — техники стерильных насекомых (SIT). Её суть: вырастить и выпустить в природу большое количество стерильных самцов, которые численно превзойдут диких сородичей. Самки, спарившиеся со стерильным самцом до встречи с фертильным, становятся бесплодными, что сокращает следующее поколение. Повторение метода может привести к краху популяции.

Ранее для стерилизации самцов A. aegypti использовали химикаты или радиацию. Однако это сильно ухудшало здоровье насекомых, снижая их успех в спаривании и эффективность SIT.

Монтелл и его коллеги решили применить более точный подход с меньшими побочными эффектами. С помощью CRISPR/Cas9 они «выключили» у самцов ген b2-тубулин (B2t), мутация которого у плодовых мух вызывает мужское бесплодие.

Мутантные самцы не производили сперму, но при этом были полностью здоровы. Эксперимент подтвердил, что самцы B2t могут подавлять фертильность самок без производства спермы.

Ключевые результаты:

• При совместном содержании 15 самок с 15 мутантными самцами в течение 24 часов, а затем с 15 дикими самцами, практически все самки оставались стерильными.
• Воздействие мутантных самцов в течение 4 часов снижало фертильность самок до 20% от нормы. После 8 часов показатель выходил на «плато» около 10%.
• В условиях, имитирующих естественные, соотношение стерильных и диких самцов 15:1 подавляло фертильность самок примерно до 20%.

Популяция Aedes aegypti может восстановиться даже после 80%-го снижения фертильности. Успех SIT зависит от последовательных выпусков стерильных самцов, эффективность которых будет расти, так как они будут составлять всё большую долю в популяции.

Монтелл планирует продолжать исследования поведения и фертильности комаров. Его команда разрабатывает способ поддержания линий самцов B2t, которые будут стерильны только в дикой природе, а также изучает брачное поведение для поиска новых способов подавления популяций комаров.