Naukowcy z londyńskiego Imperial College zastosowali inżynierię genetyczną przypominającą konia trojańskiego w warunkach laboratoryjnych, aby wymazać populację komarów przenoszących malarię w mniej niż 11 pokoleniach.
Uzbrojeni w mutację sterylizacyjną edytowaną przez gen CRISPR, biologowie infiltrowali grupę Anopheles gambiae i wprowadzili śmiertelną modyfikację genu tylko do kilku niczego nie podejrzewających owadów. Jak donosi Megan Molteni dla Wired, mutacja zakończyła swoje podstępne zadanie w ciągu siedmiu do 11 pokoleń, szybko rozprzestrzeniając bezpłodność w populacji i sygnalizując powstanie potężnego - choć kontrowersyjnego - narzędzia w światowej walce z malarią.
Odkrycia zespołu Imperial, nowo opublikowane w Nature Biotechnology, stanowią jedno z pierwszych udanych wdrożeń techniki „napędzania genów”. Napędy genowe przeciwstawiają się prawom genetyki, znacznie zwiększając szanse na przekazanie cechy potomstwu.
Według Science News „Tina Hesman Saey” popęd genów naukowców pracował nad zmianą genu doublesex komara. Kobiety, które odziedziczyły dwie kopie tego zmutowanego genu, rozwinęły antenę i grzechotki podobne do samców, uniemożliwiając im składanie jaj lub gryzienie ofiary. Mężczyźni i kobiety, którzy odziedziczyli tylko jeden egzemplarz, byli w dużej mierze bez zmian.
Aby przetestować sukces napędu genowego, biologowie wypełnili dwie klatki mieszaniną 300 samic komarów, 150 samców bez zmian i 150 samców zmodyfikowanych genetycznie. W jednej populacji klatkowej zmieniony gen rozprzestrzenił się na wszystkie komary siódmym pokoleniem, pozostawiając ósmym i ostatnim pokoleniom niezdolnym do wytworzenia potomstwa. Druga populacja zajęła 11 pokoleń, aby podobnie wymarły.
W normalnych okolicznościach potomstwo ma 50 procent szans na odziedziczenie danego genu rodzica. Jeśli na przykład męski komar nosi zmieniony gen, może przekazać go jednemu ze swoich dwojga dzieci. Następnie nowy zmieniony nosiciel genów mógłby z kolei przekazać gen jednemu z dwójki swoich dzieci i tak dalej. Kiedy jednak napędy genowe wchodzą w obraz, zmienione geny mają znacznie większą szansę na rozprzestrzenienie się na potomstwo. Wyżej wspomniany męski komar może przekazać swój zmodyfikowany gen obojgu dzieciom, zwiększając również prawdopodobieństwo, że jego dalsi potomkowie odziedziczą ten gen.
Zespół Imperial był w stanie ominąć „oporność” - jeden z głównych problemów związanych z popędem genów - poprzez celowanie w gen podwójnej płci, który nie toleruje mutacji. Według informacji prasowej Imperial College poprzednie eksperymenty z napędem genowym zostały udaremnione przez geny, które przystosowują się do zmian wywołanych przez naukowców, umożliwiając im normalne funkcjonowanie i opieranie się napędowi.
„Nie twierdzimy, że jest to w 100 procentach odporny na opór”, główna autorka Andrea Crisanti mówi Nicholasowi Wade'owi z The New York Times. „Ale wygląda bardzo obiecująco.”
Replikacja wyników badań na wolności może pomóc naukowcom w walce z malarią, chorobą szerzącą się na kontynencie afrykańskim. Światowa Organizacja Zdrowia twierdzi, że w 2016 r. Na całym świecie odnotowano oszałamiające 216 milionów przypadków (z liczbą zgonów 445 000).
Mimo to technologia stwarza znaczne ryzyko: kiedy napęd genowy zostanie wypuszczony na wolność, nie można go po prostu przywołać. I, zauważa Wade, skutki prawdopodobnie nie mogą być ograniczone do jednego kraju, co oznacza, że globalne populacje owadów mogą napotkać niepożądane skutki uboczne.
Biolog Ricarda Steinbrecher mówi Robowi z NPR, że wyeliminowanie całego gatunku może doprowadzić do awarii ekosystemu lub pojawienia się innych potencjalnie szkodliwych grup owadów. Jim Thomas, dyrektor naczelny skoncentrowanej na technologii grupy ETC, dodaje, że przemysł obronny może nawet przekształcić napędy genowe w broń wojenną, która rozprzestrzenia „toksyczne” substancje wśród populacji.
Aby rozwiązać te obawy, naukowcy będą musieli poświęcić kilka lat na dopracowanie technologii. Jak donosi BBC News, kolejnym krokiem naukowców będzie przetestowanie ich techniki na większych populacjach przebywających w mniej sztucznych warunkach.
Ogólnoświatowa eliminacja komarów przenoszących malarię może pozostać stosunkowo odległym celem, ale Kevin Esvelt, biolog z Massachusetts Institute of Technology, który nie był zaangażowany w badania, mówi Wade z New York Times, że zaawansowane techniki napędu genów mogą być kluczowe - pomimo potencjalnego ryzyka związanego z technologią.
Esvelt podsumowuje: „Znana szkodliwość malarii znacznie przewyższa wszelkie możliwe dotychczasowe skutki ekologiczne, nawet jeśli wszystkie wystąpiły jednocześnie”.
