Самоудаляющиеся гены испытаны на комарах
Ученые из Texas A&M AgriLife Research испытали технологию для создания временных генетических модификаций у комаров. Модификации самостоятельно удаляются с течением времени.
Этот механизм может быть важен для ученых, стремящихся модифицировать комаров для управления популяциями и предотвращения трансмиссивных заболеваний, таких как вирус Западного Нила, без постоянного изменения генома диких популяций.
Статья с результатами испытаний "Engineering a self-eliminating transgene in the yellow fever mosquito, Aedes aegypti" опубликована в PNAS Nexus. Авторы, Зах Адельман и Кевин Майлс, описывают метод, позволяющий запрограммировать удаление отредактированных генов в популяциях комаров в течение нескольких поколений.
Метод является первым шагом к созданию механизмов безопасности для генетических модификаций, разрабатываемых для контроля популяций комаров и переносимых ими болезней. Идея в том, чтобы тестировать предлагаемые изменения, не делая их постоянными и без риска передачи диким популяциям.
"Существует множество экологических вопросов, на которые у нас нет ответов, и при тестировании технологии вы не хотите оказаться в ситуации, когда вам придется говорить регулирующему органу или общественности: 'если что-то пойдет не так, нам просто не повезет'", — сказал Адельман. "Этот механизм о том, как мы возвращаемся к норме, независимо от того, оправдаются ли ожидания от эксперимента или нет".
Адельман и Майлс руководят командой, получившей грант в размере $3.9 млн от Национального института аллергии и инфекционных заболеваний на пять лет для тестирования и доработки технологии самоудаляющейся трансгенности.
Возврат к норме за несколько поколений
Для предотвращения болезней, переносимых комарами, разрабатываются подходы, основанные на генетическом контроле популяций насекомых. Однако многие из этих стратегий основаны на высокоинвазивных, самораспространяющихся трансгенах, которые могут быстро распространять признак в другие популяции комаров.
Эксперименты на комарах Aedes aegypti возглавил постдокторант Кын Чэ. Используя форму репарации ДНК, он встроил дублированный участок генетического кода вместе с двумя генами флуоресцентных белков в середину гена, важного для пигментации глаз.
В результате получился комар с белыми глазами, а также красной и зеленой флуоресценцией в глазах и теле. В сочетании с сайт-специфичной нуклеазой, важной для репарации ДНК, они действовали как точные молекулярные ножницы, способные вырезать последовательности трансгена. В течение нескольких поколений комары восстанавливали нормальную пигментацию глаз и теряли модифицированные гены.
Работа доказывает, что ученые могут делать две важные вещи: удалять трансгены, помещенные в комаров, и восстанавливать нарушенные гены.
"Многие группы разрабатывают генетические методы контроля популяций комаров", — сказал Адельман. "Наш метод предоставляет тормозную систему, которая может восстановить последовательности в дикой природе".
Саморедактирующиеся трансгены могут стать прорывом для генетических исследований
Создание этого саморедактирующегося трансгена — первый шаг в долгом процессе. Геном комара нелегко манипулировать, и этот прорыв стал кульминацией примерно шести лет экспериментальной работы.
Эта публикация начинает решать проблемы, связанные с генетической модификацией диких популяций. По мере развития технологий генетической модификации, этот механизм позволит исследователям более безопасно оценивать эффекты изменений в окружающей среде и на других животных, кроме комаров.
"Это высококонсервативные генетические пути, и есть все основания полагать, что этот метод может быть применен к широкому кругу организмов", — сказал Майлс.
Оба ученых надеются расширить применение своего открытия в контексте высокоактивного gene drive (генного драйва). Они надеются, что их метод будет полезен генетикам и для расширения границ генетических исследований.