Впервые технологию генетического привода сформулировал в 2013 году биоинженер Кевин Эсвелт из Гарвардского института Висса. Годом позже автор открытия предложил с помощью этой технологии бороться с заболеваниями, распространяемыми насекомыми, такими как малярия, лихорадка денге, вирусы Зика, Западного Нила, Чикунгуньи и филяриоз. Также эта технология может помочь избавиться от популяций островных грызунов и других животных, завезенных туда колонизаторами.
Избавиться раз и навсегда от малярии (как в свое время избавились от оспы), которая ежегодно уносит жизни сотен тысяч людей, создать растения, устойчивые к вредителям, или извести животных в замкнутых экосистемах, в которые они попали либо случайно, либо по прихоти людей, может оказаться достаточно привлекательным. Но встает вопрос, ограничится ли такая генная инженерия описанными проблемами?
Суть генного привода сводится к тому, чтобы создать такую генную мутацию, которая распространялась бы из поколения в поколение со стопроцентной вероятностью. Он применим только к двуполым организмам, в которых в обычных условиях генетическая информация от родителей к потомству распространяется по закону Менделя — с вероятностью 50% от каждого из родителей.
При проведении мутации в хромосому встраивался так называемый эгоистичный ген, который помимо информации, которую нужно передавать из поколения в поколение, содержит еще и механизм трансляции на гомогенную хромосому. То есть у потомства, которое получило одну хромосому с таким геном, запускается механизм репарации, в результате которой вторая хромосома также модифицируется. И так из поколения в поколение этот так называемый эгоистичный ген передается с вероятностью сто процентов.
Но для реализации такого механизма необходима процедура поиска нужного места на хромосоме, куда будет вставлен ген. На начальном этапе ее выполняла так называемая наводящаяся эндонуклеаза. Проблема была в том, что ею трудно управлять, и она не всегда правильно находила нужное место на хромосоме.
Ситуация резко изменилась с появлением технологии CRISPR. Это высокоточный гарантированный механизм генетической мутации организмов. Здесь мы его описывать не будем. О нем сказано многое в последнее время в связи возникновением и распространением коронавирусной инфекции. Можно лишь отметить, что технология генного привода стала по-настоящему сильна именно с появлением CRISPR.
Первыми, на ком опробовали технологию генного привода в сочетании с CRISPR, стали малярийные комары. Ученые вставили ген, который формирует бесплодие у самок комара. Эксперименты в лабораторных условиях подтвердили, что, по крайней мере у насекомых, эта технология работает. Самцы комара в каждом поколении передавали ген бесплодия, что в конечном итоге привело к вымиранию всей популяции лабораторных насекомых.
Однако подобные эксперименты вызвали массовые протесты экспертного сообщества. До конца никто не может себе представить, что произойдет, если таким образом генетически модифицированных особей комара выпустить в дикую природу. Процесс окажется необратимым, и непонятно, как это скажется в итоге на экосистеме региона, где исчезнет этот вид насекомых.
В 2016 году на заседании ООН даже пытались ввести мораторий на проведение экспериментов с генным приводом. Но по результатам обсуждений это предложение отвергли.
На следующем этапе эту технологию опробовали на лабораторных мышах. Оказалось, что у млекопитающих она работает не так хорошо, как у насекомых. Вероятность наследования эгоистичного гена составила не выше 73 процентов.
Но на животных эти эксперименты не остановились. В статье, вышедшей 22 июня в журнале Nature Communications, сообщалось, что ученые Калифорнийского университета в Сан-Диего впервые разработали генный привод на основе CRISPR-Cas9 в растениях. В данном случае модификации подверглись растения арабидопсиса, у которых были сформированы устойчивые к вредителям признаки.
А 25 июня в том же Nature Communications опубликована статья исследователей из университета Кила о том, что они нашли способ отключения генетических приводов у насекомых.
Они смогли деактивировать механизм генного привода, используя белок AcrIIA4, непосредственно закодированный в геноме комара.
Прогнозы моделирования, а также тестирование клеток, проведенное в лаборатории, показывают, что однократное высвобождение самцов комаров, несущих белок, может блокировать распространение подавляющего генного привода и предотвратить коллапс популяции.
«Наличие технологии, способной блокировать генные накопители, может быть очень полезным для планирования и управления будущими выпусками. Очень интересно создать систему с такими возможностями и потенциалом для использования в различных приложениях на основе CRISPR, разработанную для насекомых, которые представляют огромный риск для здоровья человека», — сказала доктор Хризанти Таксиархи из Имперского колледжа Лондона.
Это сообщение, конечно, обнадеживает. Можно сказать, отлегло, если примерять это на людей. Возможность отключения механизмов тотальной видовой мутации снимает некоторую фатальность, нависшую над человечеством в последнее время, особенно с возникновением эпидемии коронавируса.
Но в условиях общемировых политических дрязг есть опасения, что подобные технологии окажутся в руках лиц, не контролируемых мировым сообществом. И включение или выключение процедуры генной модификации комаров может превратиться в спланированную операцию по «оптимизации» человечества.