Генетическая стратегия обращает устойчивость к инсектицидам

Биологи из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали метод, который обращает устойчивость насекомых к инсектицидам с помощью технологии CRISPR/Cas9. Как описано в Nature Communications, исследователи использовали инструмент генетического редактирования, чтобы заменить ген, обеспечивающий устойчивость у плодовых мушек, на нормальную, восприимчивую к инсектицидам форму.

Как это работает: аллельный драйв

Учёные применили модифицированный тип генного драйва — технологии, использующей CRISPR/Cas9 для распространения определённых генов в популяции. В новой работе использовалась стратегия «аллельного драйва», которая не только распространяет желаемый ген, но и одновременно вырезает нежелательный генетический вариант (например, обеспечивающий устойчивость) и заменяет его предпочтительным (например, восприимчивым).

Фокус на мишени инсектицидов

Исследователи сосредоточились на белке насекомых — натриевом канале, управляемом напряжением (VGSC), который является мишенью для широко используемого класса инсектицидов. Устойчивость к этим инсектицидам, часто называемая kdr (knockdown resistance), возникает из-за мутаций в гене vgsc. Учёные заменили устойчивую мутацию kdr на её естественную, восприимчивую форму.

Результаты

Начиная с популяции, состоящей из 83% аллелей kdr (устойчивых) и 17% нормальных аллелей (восприимчивых), система аллельного драйва изменила эту пропорцию до 13% устойчивых и 87% дикого типа всего за 10 поколений.

Значение и перспективы

  • Эта стратегия может значительно сократить количество используемых инсектицидов.
  • Технология также может быть использована для увеличения доли естественного генетического варианта у комаров, который делает их невосприимчивыми к малярийным паразитам.
  • Подобные системы можно разработать для других насекомых, включая комаров, и комбинировать с другими стратегиями для борьбы с малярией.
  • Возможно создание самоустраняющихся версий аллельных драйвов, которые действуют временно, а затем исчезают из популяции.
  • Как отметил соавтор Крейг Монтелл, в будущем с помощью аллельных драйвов можно будет вводить новые версии VGSC, ещё более чувствительные к инсектицидам, что позволит снизить их дозы в окружающей среде.