Может ли CRISPR помочь «отредактировать» самок комаров?
Объединение недавно открытого первого мужского определяющего фактора у комаров с возможностями системы редактирования генов CRISPR-Cas9 может быть использовано для смещения популяций комаров от смертоносных кровососущих самок в сторону безвредных питающихся нектаром самцов. Это поможет предотвратить распространение болезней, переносимых комарами. Преимущества и проблемы таких подходов изложены в обзоре, опубликованном 17 февраля 2016 года в Trends in Parasitology.
«Мы находимся на переломном этапе как в понимании того, как комары определяют, стать ли самцом (хороший для нас вариант) или самкой (проблема для нас), так и в нашей способности навсегда изменять дикие популяции с помощью методов генного драйва», — говорит энтомолог из Виргинского политехнического института Зак Адельман.
Генетические стратегии борьбы с лихорадкой денге, основанные на выпуске стерильных трансгенных комаров, уже применяются и были успешны. Однако эти методы дороги и непрактичны, так как требуют долгосрочных выпусков и их сложно реализовать в крупном масштабе. Более эффективным и менее затратным подходом может быть распространение генов маскулинности с помощью системы CRISPR-Cas9.
Этот подход стал ближе к реальности после высокорейтингового исследования, опубликованного в Science в мае 2015 года (DOI: 10.1126/science.aaa2850). В нём Адельман и его соавтор Чжицзянь Ту сообщили об открытии первого мужского определяющего фактора у комаров. Экспрессия этого так называемого М-фактора — гена определения пола под названием Nix — в эмбрионах самок запускала развитие внешних и внутренних мужских гениталий. Nix был как необходим, так и достаточен для инициации мужского развития у Aedes aegypti — основного переносчика вирусов денге, жёлтой лихорадки, Зика и чикунгуньи.
«Это открытие закладывает основу для будущих усилий по использованию системы CRISPR-Cas9 для внедрения генов маскулинности, таких как Nix, в популяции комаров, тем самым превращая самок в самцов или просто убивая самок», — говорит Ту.
Однако перед применением таких систем генного драйва в полевых условиях необходимо ответить на многие вопросы. Неясно, как именно Nix контролирует определение пола у комаров, и являются ли М-факторы консервативными у видов, переносящих разные болезни. Кроме того, эффективность и долгосрочная стабильность систем генного драйва на основе CRISPR у комаров остаются неизвестными.
Существует и несколько этических проблем. Например, случайный выпуск всего нескольких комаров во время испытаний может быть достаточным для установления систем генного драйва в дикой природе, и неясно, как удалить внедрённый ген из исследуемой области, если это потребуется. Также опасения биотероризма заставили некоторых призвать к запрету публичного обсуждения деталей подходов с генным драйвом. Поскольку чёткие регуляторные и этические руководства ещё не установлены, Национальные академии наук, инженерии и медицины США в настоящее время разрабатывают рекомендации по ответственному проведению исследований генного драйва на нечеловеческих организмах.
С учётом этих проблем подход, скорее всего, будет впервые применён в местах, где бремя болезней высоко, другие меры контроля не успешны, общественные настроения поддерживающие, а существующая регуляторная структура проходима. «Для продвижения вперёд партнёрство с поддерживающими правительствами, местными сотрудниками и готовой к этому общественностью будет иметь решающее значение для проведения полевых испытаний в районах, наиболее пострадавших от болезней, переносимых комарами», — говорит Адельман.