Новый метод генного редактирования для контроля популяции комаров: "цветное" разделение полов
Исследователи разработали новый генетический метод с "цветовой маркировкой", который позволяет легко отличать самцов и самок комаров. Эта инновация может решить серьёзную проблему в стратегиях контроля, основанных на выпуске только стерильных самцов. Подход использует генное редактирование для получения тёмных самцов и светлых самок, предлагая практичную и более безопасную альтернативу существующим методам разделения полов.
Исследование под руководством Дорона Заады и профессора Филиппоса Папатаноса из Еврейского университета представляет мощный генетический подход для разделения полов комаров — важнейший шаг для крупномасштабных программ борьбы с переносчиками таких инфекций, как лихорадка Денге, Зика и Чикунгунья.
Стратегии контроля, основанные на массовом выпуске самцов, требуют полного удаления самок, которые кусаются и переносят болезни. Существующие методы разделения, в основном основанные на различиях в размере на стадии куколки, трудоёмки, сложны для масштабирования и могут пропускать кусающихся самок. Новое исследование представляет генетически модифицированный "Генетический штамм для разделения полов" (Genetic Sexing Strain, GSS) азиатского тигрового комара (Aedes albopictus), который позволяет автоматически сортировать пол по видимой пигментации.
Взлом системы определения пола
Исследователи использовали редактирование генов CRISPR, чтобы нарушить работу гена жёлтой пигментации комара, создав альбиносоподобных насекомых. Затем они восстановили нормальную тёмную пигментацию только у самцов, объединив ген yellow с геном nix — "главным переключателем", который превращает самок в фертильных самцов. Результатом стал стабильный штамм, в котором все самцы тёмные, а все самки остаются жёлтыми, что позволяет проводить быстрое и точное разделение полов без сложного оборудования.
"Это создаёт сцепленный с полом признак, который использует собственные гены насекомого", — сказал профессор Папатанос. — "Понимая и контролируя путь определения пола, мы смогли создать систему, в которой самцы и самки визуально различаются на генетическом уровне".
Встроенный механизм безопасности
Помимо визуальной сортировки, исследование выявило дополнительные преимущества для полевого применения. Учёные обнаружили, что яйца, откладываемые жёлтыми самками, обладают высокой чувствительностью к десикации (высыханию). В отличие от яиц диких комаров, которые могут месяцами выживать в сухих условиях, яйца этого модифицированного штамма быстро погибают при высыхании.
"Это действует как встроенный механизм генетического сдерживания", — говорит ведущий автор исследования Дорон Заада. — "Даже если некоторые самки будут случайно выпущены, их яйца не выживут в дикой природе, что предотвратит укоренение в окружающей среде любого инженерного штамма, содержащего нашу систему".
Исследователи также показали, что генетически преобразованные самцы близко напоминают природных самцов по экспрессии генов и репродуктивному поведению, что говорит о том, что метод не снижает жизнеспособность самцов — важное требование для программ контроля, таких как метод стерильных насекомых.
"Наш подход предоставляет универсальную платформу для разделения полов комаров", — добавляет профессор Папатанос. — "Комбинируя передовое генное редактирование с классической генетикой, мы создали масштабируемую, безопасную и эффективную систему. Следующий шаг — развить эту платформу и сделать самок отличными по другим признакам, например, по способности выживать при высоких температурах или в присутствии специфических добавок, используемых на биофабриках для массового разведения комаров. Это может наконец преодолеть одно из самых больших препятствий в генетическом контроле над комарами".
Опубликованное в журнале Nature Communications, исследование закладывает основу для создания инструментов контроля популяции комаров нового поколения, которые будут более точными, эффективными и адаптируемыми к реальным потребностям общественного здравоохранения.