Новая система «раздельного драйва» даёт учёным контроль над генными драйвами

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего, Института генетики и общества Тата (TIGS) и их коллеги из Беркли разработали новый метод, обеспечивающий больший контроль над выпуском генетических драйвов. Подробности новой системы «раздельного драйва» опубликованы 5 марта в журналах Nature Communications и eLife.

Проблема классических драйвов

Генные драйвы, использующие технологию CRISPR, обещают быстрое распространение нужных генетических признаков в популяциях. Они могут помочь остановить распространение болезней (например, малярии через комаров) или контролировать сельскохозяйственных вредителей. Однако существуют опасения по поводу долгосрочных эффектов и возможности контроля таких систем в дикой природе после их выпуска.

Как работает новая система

Классические драйвы используют двухкомпонентную систему: фермент Cas9, разрезающий ДНК, и направляющую РНК (gRNA). После разреза драйв копируется в место разрыва.

Новая «раздельная» система разводит эти компоненты по разным участкам генома:

• Неспособный к самостоятельному распространению компонент Cas9 вставляется в один участок генома.
• Второй элемент, несущий полезный признак («груз») и способный к самокопированию, размещается отдельно.

Ключевой принцип контроля

Когда оба элемента присутствуют в одной особи, создаётся «активный генный драйв», который распространяет полезный признак на большую часть потомства. Однако если компоненты разъединены, элемент с полезным признаком наследуется по обычным менделевским законам, а не распространяется бесконтрольно.

Преимущества и безопасность

Как описано в Nature Communications, создавая небольшие затраты на приспособленность, которые со временем элиминируют фермент Cas9 из популяции, система значительно повышает контроль и безопасность генетических внедрений.

«Мы наблюдали, что определённые "разделённые" конфигурации могли эффективно распространять "груз" при первом внедрении, но при этом не оставляли следа от Cas9 через несколько поколений», — отметил Жерар Террадас, первый автор статьи.

Новая архитектура позволяет гибко проектировать вмешательства в зависимости от желаемого результата и восприятия технологий общественностью. Она следует за ранее анонсированными стратегиями нейтрализации драйвов.

«Мы надеемся, что разработанные нами гибкие конструктивные особенности найдут широкое применение, позволяя использовать tailored подходы к контролю насекомых-переносчиков и вредителей в различных контекстах», — сказал профессор Итан Бир, старший автор исследования.

«Эти основополагающие работы демонстрируют новые архитектуры генного драйва, которые смягчают формирование резистентных аллелей, обеспечивая при этом безопасный и контролируемый способ модификации природных популяций», — добавил профессор Омар Акбари, старший автор статьи в eLife.