Генетические драйвы с локальным действием
Генетические инструменты, распространяющие гены внутри целевого вида (генные драйвы), могут гуманно контролировать вредных вредителей и искоренять паразитарные болезни, например, малярию. Они обеспечивают передачу модифицированных генов потомству, что позволяет, к примеру, получать только мужское или стерильное женское потомство для сокращения популяции.
Однако предыдущие версии CRISPR-генных драйвов могли распространяться за пределы целевой локальной популяции на весь вид и даже через государственные границы, что вызывало опасения и могло препятствовать тестированию технологии.
В статье в Proceedings of the National Academy of Sciences исследователи из MIT и Гарварда описали систему генного драйва со встроенным контролем — «драйв-цепочку» (daisy drive).
Как работает система:
- Основана на CRISPR-Cas9.
- Состоит из генетических элементов, выстроенных в цепочку.
- Одно звено кодирует саму систему редактирования CRISPR.
- Остальные звенья кодируют гидовые РНК (guide RNA), которые указывают CRISPR скопировать следующее звено в цепи.
- Добавление звеньев позволяет драйву распространяться больше поколений.
- Когда звенья заканчиваются, распространение останавливается.
«Мы программируем организм самостоятельно выполнять CRISPR-редактирование в своих половых клетках в каждом поколении», — объясняет Кевин Эсвельт, соавтор исследования.
Преимущества и потенциал:
- Локализация: Позволяет воздействовать на конкретную популяцию (например, на острове), не затрагивая другие популяции того же вида.
- Эффективность: Для редактирования всей популяции достаточно выпустить 1 модифицированный организм на 100 диких (при 3-звенной цепочке), что значительно меньше, чем требуется для существующих систем.
- Применения: Борьба с комарами-переносчиками болезней, инвазивными видами (грызуны), паразитической мухой Cochliomyia. Исследуется возможность наследственной иммунизации мышей — переносчиков болезни Лайма.
Профессор Джордж Черч подчеркивает: «Чтобы мир получил пользу от новых технологий генного драйва, мы должны быть уверены, что можем его обратить и контролировать».
Профессор Люк Алфи, не участвовавший в исследовании, отмечает, что драйв-цепочки дают многие преимущества самораспространяющихся систем, но ограничивают их распространение и стойкость, что очень желательно для точечного воздействия.
Текущие исследования также направлены на тестирование системы на нематодах (размножаются каждые 3 дня) для лабораторного изучения её эволюционной стабильности и гарантии, что она не сможет стать самораспространяющейся.