Комар-переносчик малярии уничтожен в лабораторных экспериментах

Команда из Имперского колледжа Лондона смогла обрушить популяции малярийного комара Anopheles gambiae в клетках всего за 7-11 поколений.

Это первый случай, когда эксперименты смогли полностью блокировать репродуктивную способность сложного организма в лаборатории с помощью специально разработанного молекулярного подхода.

Техника, называемая генным драйвом, была использована для избирательного воздействия на конкретный вид комаров An. gambiae, ответственный за передачу малярии в странах Африки к югу от Сахары. В мире существует около 3500 видов комаров, из которых только 40 родственных видов могут переносить малярию.

Надежда заключается в том, что в будущем будут выпущены комары, несущие генный драйв, которые распространят женское бесплодие в локальных популяциях малярийных комаров и приведут к их краху.

В 2016 году в мире было зарегистрировано около 216 миллионов случаев малярии и примерно 445 000 смертей, в основном среди детей в возрасте до пяти лет.

Ведущий исследователь профессор Андреа Кризантти заявил: "2016 год стал первым за более чем два десятилетия, когда, несмотря на огромные усилия и ресурсы, число случаев малярии не снизилось в годовом исчислении, что говорит о необходимости больше инструментов для борьбы".

Результаты команды, опубликованные в Nature Biotechnology, представляют собой первый случай, когда генный драйв смог полностью подавить популяцию, преодолев проблемы резистентности, с которыми сталкивались предыдущие подходы.

Профессор Кризантти добавил: "Этот прорыв показывает, что генный драйв может работать, вселяя надежду в борьбе с болезнью, которая веками преследовала человечество. Предстоит еще много работы, как в тестировании технологии в более масштабных лабораторных исследованиях, так и в сотрудничестве с пострадавшими странами для оценки осуществимости такого вмешательства".

"Пройдет еще как минимум 5-10 лет, прежде чем мы рассмотрим возможность испытания каких-либо комаров с генным драйвом в дикой природе, но теперь у нас есть обнадеживающее доказательство того, что мы на правильном пути".

Команда нацелилась на ген doublesex у An. gambiae, который определяет, развивается ли отдельная особь комара как самец или как самка.

Исследователи создали решение на основе генного драйва, предназначенное для избирательного изменения области гена doublesex, ответственной за развитие самок. Самцы, несущие этот модифицированный ген, не показали изменений, как и самки только с одной копией модифицированного гена. Однако самки с двумя копиями модифицированного гена проявляли как мужские, так и женские характеристики, не кусались и не откладывали яйца.

Эксперименты показали, что генный драйв передавал генетическую модификацию почти в 100% случаев. После восьми поколений самки не производились, и популяции рухнули из-за отсутствия потомства.

Предыдущие попытки разработать генный драйв для подавления популяции сталкивались с "резистентностью", когда целевые гены развивали мутации, позволяющие гену выполнять свою функцию, но при этом становились устойчивыми к драйву. Эти изменения затем передавались потомству, останавливая распространение генного драйва.

Одной из причин выбора гена doublesex в качестве мишени было предположение, что он не допускает никаких мутаций, что преодолевает этот потенциальный источник резистентности. Действительно, в исследовании не возникло и не распространилось в популяции ни одной функциональной мутировавшей копии гена doublesex.

Хотя это первый случай преодоления резистентности, команда заявляет, что необходимы дополнительные эксперименты для изучения эффективности и стабильности генного драйва в условиях ограниченной лаборатории, имитирующей тропическую среду.

Ген doublesex, на который нацелились в исследовании, сходен во всем мире насекомых, хотя у разных насекомых есть разные точные генетические последовательности. Это позволяет предположить, что в будущем технология может быть использована для специфического воздействия на других насекомых-переносчиков болезней.

Недавняя работа Имперского колледжа показала, что подавление популяций An. gambiae на локальных территориях вряд ли повлияет на местную экосистему.