Генетический драйв с обратимостью: новый уровень биобезопасности

Исследователи из Института Висса при Гарвардском университете и Гарвардской медицинской школы (HMS) представили эффективные механизмы биобезопасности для работы с синтетическими генными драйвами и впервые продемонстрировали метод обращения вызванных ими изменений. Исследование опубликовано в Nature Biotechnology 16 ноября.

Синтетические генные драйвы, созданные с помощью системы редактирования генов CRISPR-Cas9, могут целенаправленно распространять определенный ген в популяции. Это открывает перспективы для борьбы с переносимыми насекомыми болезнями (например, малярией) и инвазивными видами. Однако такая технология требует надежных мер сдерживания.

Команда под руководством Джорджа Черча и Кевина Эсвельта подтвердила эффективность разработанных ранее протоколов безопасности:

• Усиленные физические барьеры биоконтеймента в лаборатории.
• «Молекулярное сдерживание»: генетическая модификация лабораторных организмов, предотвращающая их выживание и размножение в природе в маловероятном случае побега.

Ключевой механизм молекулярного сдерживания заключается в разделении компонентов системы CRISPR (направляющей РНК и белка Cas9) между разными организмами или во вставке искусственной последовательности в целевой ген. Это делает генные драйвы активными только в лабораторных условиях.

Главное достижение — демонстрация обратимости. На примере дрожжей ученые показали, что признак, навязанный популяции с помощью генного драйва, можно отменить, внедрив второй, «перезаписывающий» драйв. При этом молекулярная «машина» CRISPR (направляющие РНК и Cas9) остается в ДНК, но становится неактивной.

«Любое заявление об обратимости современной технологии требует убедительных доказательств. Это серьезный шаг в этом направлении для области синтетической биологии», — говорит Джордж Черч.

Обратимость — не только резервная мера безопасности на случай непредвиденных эффектов, но и потенциально полезный инструмент для управления популяциями переносчиков болезней или вредителей.

Хотя до возможного применения генного драйва вне лабораторий еще далеко, новые инструменты безопасности позволяют проводить исследования с минимальным риском. Кроме того, сами генные драйвы уже сейчас служат мощным инструментом для изучения функций генов в лабораторных организмах.