Малярия — острое инфекционное заболевание, вызываемое простейшими, которые переносятся комарами рода Anopheles. Иммунный ответ на плазмодий развивается слабый, и хотя звучит название малярии как-то старинно, сегодня, в 21-м веке, от нее ежегодно умирает до миллиона человек, а современных средств лечения до сих пор не найдено. В связи с этим огромный интерес вызывают проекты по выведению неспособных переносить плазмодии комаров с тем, чтобы, выпущенные в природу, они вытеснили своих диких родственников. Мы уже писали о том, что такие насекомые были-таки созданы: «Противомалярийные комары».
Люди помогают комарам: Неестественный отбор
Мало создать малярийных комаров, неспособных переносить это смертельное заболевание. Надо научить их выживать в дикой природе и вытеснять своих опасных собратьев. Для этого ученые используют знание сложных механизмов работы генома и эволюции.
Однако создать таких комаров — полдела. На воле, окруженные миллиардами обычных диких комаров, им предстоит выжить и процвести, а значит, — их нужно снабдить каким-то серьезным эволюционным преимуществом. Этого будет достаточно; все остальное довершит естественный отбор.
Работы ведутся сразу по нескольким направлениям. Одно из них опирается на использование мобильных генетических элементов, фрагментов, ведущих сравнительно независимое существование в геноме. Быстро распространяясь среди организмов, они могут служить «носителями» связанного с ним гена — например, такого, который нарушает естественный цикл развития паразитирующего простейшего. Подобная система реализована для дрозофил, но для комаров ее использовать пока не удается.
Новый вариант предлагает работа британских ученых во главе с Андре Крисанти (Andrea Crisanti), проделанная над основными переносчиками малярии, комарами вида Anopheles gambiae. Объектом послужил ген так называемой хоминг-эндонуклеазы, широко распространенный «паразитический» генетический элемент, встречающийся и у бактерий, и у грибов, и у растений. Он отличается способностью стимулировать производство второй собственной копии в организме, где сперва появился в единственном числе. Соответственно, впоследствии этот ген передается всему потомству, распространяясь в популяции со скоростью лесного пожара.
Именно эту его «пожарную» мощь решили использовать ученые. Для начала они с помощью генной инженерии получили линию комаров, в хромосомы которых был встроен ген зеленого флуоресцентного белка, популярный инструмент современной биологии, за методы работы с которым даже была вручена Нобелевская премия («Кому досталось "золото"»). К ним были подсажены комары другой лини, несущие модифицированный ген хоминг-эндонуклеазы, способный нарушать работу гена флуоресцентного белка и встраиваться в хромосому вместо него. Это позволило легко отслеживать его распространение и действие в популяции, простым подсчетом светящихся в темноте особей.
Как и ожидалось, очень быстро комары оказались в кромешной тьме. Если в начале эксперимента «темных» носителей модифицированного гена хоминг-эндонуклеазы был лишь 1%, спустя 12 поколений их стало уже более 60%. Можно без преувеличения сказать, что за короткое время ген заметно изменил облик всей популяции.
Итак, подход продемонстрировал замечательный потенциал. Дело за следующим шагом — соединить ген хоминг-эндонуклеазы с функцией нарушения работы не флуоресцентного гена, а одного из тех, которые важны для жизненного цикла малярийного плазмодия. Таким, к примеру, может стать ген, позволяющий комару по запаху вести поиск жертвы, или тот, который позволяет паразиту проникать в слюнные железы насекомого. Недостатков в кандидатах не наблюдается: сегодня нам известно 10−15 подходящих генов анофелеса.
По публикации ScienceNOW