Технология генного драйва: как редактирование CRISPR/Cas9 может изменить целые популяции
Технология генного драйва, основанная на системе редактирования генов CRISPR/Cas9, позволяет целенаправленно изменять геномы целых популяций организмов. Это открывает перспективы для борьбы с малярийными комарами, инвазивными видами (например, жабами-ага в Австралии) и вредителями, устойчивыми к пестицидам.
Как работает генный драйв?
В основе технологии лежит нарушение стандартных законов менделевского наследования. Обычно потомство наследует одну версию (аллель) гена от матери и одну от отца с вероятностью 50/50. Синтетический генный драйв — это искусственно созданный генетический элемент, который повышает вероятность собственного наследования выше 50%, что позволяет ему быстро распространяться в популяции.
Для применения необходим организм, который:
- Размножается половым путём.
- Поддаётся трансгенным манипуляциям.
- Имеет короткое время генерации (поэтому технология не подходит для людей или слонов).
Стратегии применения
Учёные предлагают два основных типа генного драйва:
- Подавляющий драйв: нацелен на сокращение популяции. Например, можно внедрить ген, приводящий к рождению преимущественно особей одного пола.
- Заменяющий драйв: изменяет популяцию, наделяя её новым признаком. Например, можно сделать комаров неспособными переносить возбудителей малярии.
Преимущество перед классическими методами (например, техникой стерильных насекомых) в том, что генный драйв распространяется самостоятельно. Для "заражения" популяции вредителя достаточно выпустить относительно небольшое количество модифицированных особей.
Потенциальные цели и варианты
Конкретный дизайн драйва зависит от организма и задачи. Возможные варианты:
- Нацеливание на фертильность самцов или самок.
- Стерилизация жаб-ага или удаление у них токсинов (что сделает их лёгкой добычей для хищников).
- Реверсия устойчивости к миксоматозу у кроликов в Австралии.
- Возвращение устойчивости вредителей и сорняков к агрохимикатам.
Риски и этические вопросы
Технология сопряжена с серьёзными рисками:
- Неконтролируемое распространение: драйв, выпущенный против вредителя в одной стране, может распространиться на его естественный ареал, где вид является важной частью экосистемы.
- Правовые и торговые барьеры между странами с разным законодательством.
- Сложность оценки экологических последствий до выпуска драйва.
- Этическая дилемма: допустимо ли целенаправленное уничтожение целого вида (даже переносчика болезней)? Кто должен принимать такие решения?
Австралийская академия наук проводит публичные консультации по этой теме. Учитывая потенциал технологии для защиты биоразнообразия и здоровья человека, важно тщательно изучить все риски, опираясь на опыт прошлых успехов и неудач в биологическом контроле.