Новая технология для генетического контроля комаров, распространяющих болезни

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего, используя достижения в области генной инженерии на основе CRISPR, создали новую систему для сдерживания популяций комаров, которые ежегодно заражают миллионы людей изнурительными болезнями.

Новая технология — точный стерильный метод борьбы с насекомыми (precision-guided sterile insect technique, pgSIT) — изменяет гены, связанные с мужской фертильностью (создавая стерильное потомство) и способностью самок к полету у комаров Aedes aegypti. Этот вид ответственен за распространение таких болезней, как лихорадка денге, чикунгунья и вирус Зика.

pgSIT — это новая масштабируемая система генетического контроля, использующая подход на основе CRISPR для создания выпускаемых комаров, способных подавлять популяции. Самцы не передают болезни, поэтому идея в том, что, выпуская всё больше стерильных самцов, можно подавить популяцию без использования вредных химикатов и инсектицидов.

Подробности новой системы pgSIT описаны 10 сентября 2021 года в журнале Nature Communications.

pgSIT отличается от систем «генного драйва», которые могут подавлять переносчиков болезней, передавая желаемые генетические изменения из поколения в поколение. Вместо этого pgSIT использует CRISPR для стерилизации самцов комаров и лишения самок, распространяющих болезни, способности летать. Система самоограничивающаяся и не должна сохраняться или распространяться в окружающей среде — две важные особенности безопасности, которые должны способствовать принятию этой технологии.

Предполагается, что систему pgSIT можно будет реализовать, выпуская яйца стерильных самцов и нелетающих самок в целевых местах, где происходит распространение болезней, переносимых комарами.

Основываясь на математических моделях, исследователи эмпирически демонстрируют, что выпущенные самцы pgSIT могут конкурировать, подавлять и даже уничтожать популяции комаров. Эта платформенная технология может быть использована в полевых условиях и адаптирована для многих переносчиков, чтобы контролировать дикие популяции и сокращать распространение болезней безопасным, ограниченным и обратимым способом.

Хотя инструменты молекулярной генной инженерии новы, фермеры стерилизуют самцов насекомых для защиты урожая как минимум с 1930-х годов. pgSIT задумана как гораздо более точная и масштабируемая технология, поскольку она использует CRISPR, а не радиацию или химикаты, для изменения ключевых генов комаров. Система основана на методе, анонсированном UC San Diego в 2019 году для плодовой мушки Drosophila.

По замыслу, яйца pgSIT можно доставлять в регионы, которым угрожают болезни, переносимые комарами, или производить на месте. После выпуска яиц pgSIT в природу (обычно с пиковой скоростью 100–200 яиц pgSIT на взрослую особь Aedes aegypti) появятся стерильные самцы pgSIT и будут спариваться с самками, снижая дикую популяцию по мере необходимости.

Помимо Aedes aegypti, технология pgSIT может быть направлена и на другие виды, распространяющие болезни. Это исследование предполагает, что pgSIT может стать эффективной технологией для контроля популяции комаров и первым примером системы, пригодной для выпуска в реальных условиях. В перспективе pgSIT может предоставить эффективную, безопасную, масштабируемую и экологически чистую альтернативную технологию следующего поколения для контроля диких популяций комаров, что приведет к широкомасштабному предотвращению передачи болезней человеку.