Война против малярии имеет нового союзника: спорная технология для распространения генов всюду по популяции животных. Сегодня исследователи сообщают, что они использовали так называемый генный двигатель для эффективного обеспечения москитов генами, которые должны сделать их неуязвимыми для паразита малярии — и неспособный распространить его. Самостоятельно, генный двигатель не избавится от малярии, но, если успешно применено в природе метод мог бы помочь вытереть болезнь, по крайней мере в некоторых углах мира.
Подход “может принести нам к нолю [случаи]”, говорит Нора Безэнски, генетик в университете Нотр-Дама в Саут-Бенде, Индиана, кто специализируется на несущих малярию москитах. “Москиты делают свою собственную работу [и] достигают мест, до которых мы не можем позволить себе пойти или добраться”.Но испытанию того обещания в области, вероятно, придется ждать, пока более широкие дебаты по генным двигателям не решены.
Сущность этой долго обсужденной стратегии распространения генетической черты, такой как сопротивление болезни, должна оказать влияние на наследование так, чтобы больше, чем ожидаемая половина последующего поколения унаследовали его. Генное понятие двигателя привлекло новое внимание ранее в этом году, когда генетики, изучающие дрозофил, адаптировали генную технологию редактирования под названием CRISPR-Cas9, чтобы помочь распространить мутацию — и были поражены, чтобы найти, что это работало так хорошо что мутация, достигнутая почти все потомство мухи.
Их отчет, опубликованный этой весной в Науке, вышел спустя меньше чем год после того, как работа iLife рассмотрела выполнимость генной системы приводов CRISPR-Cas9, но предупредила, что это могло разрушить экосистемы и истребить популяции всех разновидностей.Огненная буря быстро прорвалась по рискам экспериментирования с генными двигателями, nevermind применение их в области.
Американская Национальная академия наук (NAS) созвала комитет, чтобы взвесить риски и предложить гарантии, и авторы iLife и научных работ изложили рекомендации для экспериментов.Между тем, в течение прошлых 20 лет, Энтони Джеймса, генетик в Калифорнийском университете (UC), Ирвин, мечтал о разработке генный двигатель, который распространит ДНК, делающую москитов неспособными принять паразита малярии.
В 2012 его бригада придавила гены мыши для антител, делающих грызуны неуязвимыми для человеческого патогена малярии и помещающих их в вид москитов, распространяющий малярию в Индии. Антитела, как надеялся, прервали жизненный цикл паразита в насекомом. Но у Джеймса не было способа выдвинуть те гены антитела в бесчисленные миллионы москитов по своей природе. Он исследовал обработку генного метода двигателя с помощью взаимозаменяемых элементов, частей с лишним ДНК, которая может подскочить среди хромосом, но никогда не следовавшийся.
Ранее в этом году, однако, Джеймс получил электронную почту от Итана Бира, генетика в Сан-Диего UC, лаборатория которого делала скоро, чтобы быть изданным генным исследованием двигателя у дрозофил. Бир думал, что у него был раствор дилеммы Джеймса. “Как только мы видели [генный двигатель] мог работать, мы думали о москитах”, говорит Бир. Джеймс был взволнован. «Я посмотрел на их данные и понял, что [они] сделали то, что я предложил устаревший”.
Но он задался вопросом, могла ли бы генная система приводов Катафалка переправить значительные 17 000 основ ДНК, содержащей гены антитела мыши. “Вопрос был, ‘Он будет нести большой груз, который остался бы активным?’” Отзывы Джеймса. Он и Катафалк объединились для наблюдения.
Валентино Ганц из лаборатории Катафалка и Ниджоул Джейсинскин, молекулярный биолог в УКЕ Ирвине, начали техническим мужским и женским Анофелесом stephensi для переноса генной системы приводов. Они проектировали систему так, чтобы, вместе с распространением генов антитела от одной половины пары хромосомы к другому — ключа к смещению на наследование — она также выключила часть гена, ответственного за цвет глаз.
Когда они спаривали измененных москитов с нормальными, они могли быстро видеть, работал ли генный двигатель: у Потомков, унаследовавших гены антитела также, были белые глаза.Технология была эффективна, обеспечив приблизительно 99% потомков трансгенного мужчины с добавленными генами, Катафалком и отчетом бригад Джеймса сегодня в Продолжениях Национальной академии наук. И, как надеялся, те гены были активны у москитов. Более ранние эксперименты показали, что, если гены антитела были выражены, они мешали паразиту.
И моделирование предлагает, чтобы с генным двигателем этой эффективности, только потребовалось приблизительно 10 поколений москитов для генов антималярии для полного проникновения популяции.Система не была совершенна. Генный двигатель не работал также, когда начато у трансгенных москитов женского пола. Кроме того, протеин, Cas9, используемый в генной технологии редактирования, может быть токсичен для москитов, таким образом, бригада должна была щипнуть, где у насекомых это было сделано, и сколько, для улучшения выживаемости потомков.
Однако, стратегия ясно работает. “Это – действительно грандиозное предприятие”, говорит Безэнкси. «Это не просто генная система приводов. Это – генная система приводов, несущая гены антипаразита”. “У нас есть все части”, добавляет Джеймс. “Это – вопрос [создания] продукта, который будут хотеть люди”.И это – большое если.
Джеймс, Катафалк и их коллеги соответственно обратились к опасениям по поводу аварийных утечек трансгенных москитов, говорят несколько внешних исследователей, с которыми входит в контакт Наука. Инсектарии были позади пяти наборов дверей, и они использовали москита, не остающегося в живых в Калифорнии, должен она уметь убежать.Но прежде чем такая работа продолжается, говорит эволюционный инженер Кевин Эсвелт из Гарвардского университета, биологи должны посмотреть на экологические последствия управляемых геном изменений, удостоверьтесь, что изменения стабильны по многим поколениям и развивают способ возразить или избавиться от генного двигателя, если проблемы возникают.Поскольку гены антипаразита должны продолжать распространяться до бесконечности среди популяции москита, национальные и международные инструкции должны быть решены, прежде чем генные двигатели развернуты в области, добавляет социолог Кеннет Ой от Массачусетского технологического института в Кембридже.
Генный отчет двигателя NAS, должный в следующем году, может помочь в том отношении. “Как мы собираемся решить как общество, ли, когда, и как использовать генный двигатель для решения проблемы?” Ой спрашивает.Esvelt, у которого уже есть обсуждения с общественностью, врачами и государственными чиновниками о распространении генов антиболезни Лайма у мышей даже при том, что генные двигатели не были продемонстрированы у млекопитающих, говорит, что некоторое согласие должно быть достигнуто. “В конце дня, если у Вас нет широко распространенной общественной поддержки, Вы не можете сделать этого”.
Джеймс признает, что его мечта может быть отсрочена на данный момент. “Если оказывается, что мы слишком далеко опережаем события, мы должны будем просто ждать людей для наверстывания”, говорит он. “Я надеюсь, что не должен ждать остальная часть моей продуктивной карьеры, но если мы не можем найти способ сделать это этически, тогда это не будет сделано”.