Oamenii de știință au dezvoltat arme genetice capabile să șteargă pe fața Pământului specii întregi de organisme. Este vorba despre tehnologia de acționare a genelor care permite răspândirea mutațiilor dăunătoare în populațiile de animale. Cu toate acestea, în ciuda protestelor din partea organizațiilor de mediu, această abordare poate beneficia în mare măsură de oameni prin eliminarea bolilor periculoase. „Lenta.ru” vorbește despre modul în care oamenii de știință vor lupta împotriva malariei folosind țânțari modificați.
Sabotori ADN
Malaria este un grup de boli infecțioase cauzate de organisme unicelulare parazite din genul Plasmodium. Acestea intră în sângele uman atunci când sunt mușcate de țânțari Anopheles de sex feminin, cunoscute și sub numele de țânțari malarie. Aceste insecte sunt distribuite în întreaga lume, cu excepția Antarcticii, Îndepărtatului Nord și a Siberiei de Est. Mai ales, malaria este bolnavă în Africa, și mai ales - copiii. Malaria ucide aproape jumătate de milion de oameni în fiecare an, majoritatea victimelor fiind copii cu vârsta sub cinci ani.
Oamenii de știință se gândesc la modul în care a fost conceput genetic pentru a învinge malaria de câțiva ani. O modalitate este introducerea genelor în țânțari care vor împiedica instalarea Plasmodium în ele. Dar există o problemă. Să spunem că creăm câteva mii de țânțari de malarie siguri și îi eliberam în mediu. Cum să asigurăm răspândirea genei dorite în sălbăticie?
Tantarii modificati genetic vor avea doua copii ale genei antimalariene (una pe fiecare cromozom). Doar unul dintre cromozomi (care decide cazul) este moștenit de urmași. Prin urmare, dacă un tantar modificat și un individ sălbatic se împerechează fără gena dorită, o singură copie a genei va trece la urmași. Și doar aproximativ jumătate din următoarea generație de țânțari va primi această copie (din moment ce cromozomul mutant este moștenit 50%). Ca urmare, genele antimalariene vor dispărea treptat din populație - este puțin probabil ca selecția naturală să le susțină.
O tehnică cunoscută sub numele de unitate de gene poate fi utilizată pentru a preveni eliminarea (eliminarea) unei gene din populația sălbatică. Constă într-un fel să copiem gena de care avem nevoie de la un cromozom la altul. Apoi, un organism care a avut o singură copie a genei va dobândi două copii și le va transmite urmașilor săi cu o probabilitate de 100%. Cum se face?
Video promotional:
O modalitate este de a utiliza endonucleazele de restricție, enzime care fac o tăiere într-un fir dublu de ADN într-o anumită locație. Dacă faceți o pauză în cromozom, atunci procesul de restaurare a acestuia va începe. În timpul acestuia, o secțiune intactă din cromozomul vecin este copiată în lanțul tăiat. Cu toate acestea, endonucleazele fac o tăiere dacă „recunosc” o combinație specifică de nucleotide. Pe un cromozom pot exista multe astfel de combinații, astfel încât riscăm să tăiem cromozomul în multe bucăți. Acest lucru, precum și alți factori, complică utilizarea endonucleazelor de restricție pentru antrenarea genelor.
Tehnologia CRISPR / Cas9 este capabilă să înlocuiască aceste enzime, ceea ce ne permite să facem o incizie exact în locul de care avem nevoie. Nucleasa Cas9 va face o pauză în dubla catena a ADN-ului la situl (situl țintă) „indicat” de către ghidul ARN sau sg-ARN. Este o moleculă de acid nucleic atât de scurtă, care este complementară situsului țintă, prin urmare, prin sintetizarea unui ghid ARN suficient de lung, probabilitatea de tăiere în locul greșit poate fi redusă la minimum.
În 2015, oamenii de știință de la Imperial College London au creat o unitate de gene folosind CRISPR / Cas9 care promovează răspândirea unei mutații care provoacă infertilitate la țânțarii malarieni. Femelele cu o genă mutantă pe ambii cromozomi sunt sterile, iar bărbații o pot răspândi în populație. În acest fel, este posibilă nu numai reducerea populației de Anopheles la un nivel la care infecția cu malaria Plasmodium va deveni rară, ci și să combată dezvoltarea rezistenței la pesticide și să distrugă speciile invazive.
Apocalipsa genică
Cu toate acestea, există preocupări că răspândirea necontrolată a genei ar putea provoca consecințe nedorite în viața sălbatică. Potrivit ecologului evoluționist James Collins de la Universitatea de Stat din Arizona, într-un interviu acordat științei, nu se știe cum afectarea genelor va afecta dinamica populației și sănătatea ecosistemului. De exemplu, distrugerea completă a unei specii sau chiar o scădere puternică a numărului duce la răspândirea altor specii. Prin urmare, țânțarii modificați nu trebuie eliberați în sălbăticie fără a ține cont de toate riscurile. Cu toate acestea, cum puteți testa un disc genic dacă testarea în sine necesită ca insectele să fie în sălbăticie?
James Collins
Oamenii de știință numesc această problemă Catch-22, deoarece soluția sa se contrazice. Cu toate acestea, biologii de la Universitatea Harvard și Institutul de Tehnologie din Massachusetts și-au dat seama cum să se asigure că o unitate de gene poate promova mai întâi răspândirea unei gene mutante, iar după câteva generații duce la dispariția acesteia.
Ideea este că copierea piesei de ADN necesare de la un cromozom la altul are loc în etape. Unitatea de gene este condusă de trei elemente, fiecare dintre ele constând dintr-una sau mai multe gene. Elementul A este copiat și introdus în cromozomul omolog în prezența elementului B, iar elementul B în prezența elementului C. Elementul C însuși este distribuit în populație prin moștenire normală, fiind transmis doar la jumătate din urmași.
Îmbinarea insectelor modificate genetic cu țânțari sălbatici va duce la faptul că toți urmașii vor purta elementele A și B, dar doar jumătate - element C. Ca urmare, conform legilor moștenirii, A și B se vor răspândi mai întâi rapid în populație și după o anumită cantitate. generații, elementul C va dispărea practic, urmat de elementul B și, în sfârșit, A. Răspândirea genei mutante va depinde de câte insecte sunt eliberate în mediul natural. Vă puteți asigura că aproape toți indivizii care trăiesc pe un anumit teritoriu vor fi purtători ai mutației, dar într-o populație mai mare genele nu vor putea răspândi. Dacă studiile vor avea succes, se va pune problema aplicării tehnologiei unde există o amenințare clară pentru sănătatea umană din partea țânțarilor malari.
Totul este decis
Unele organizații non-profit, cum ar fi Prietenii Pământului și Consiliul pentru Genetica Responsabilă, s-au pronunțat împotriva acțiunii genice, numind-o tehnologia de extincție a genelor. Ei au sugerat introducerea unui moratoriu. Cu toate acestea, în decembrie 2016, părțile la Convenția ONU privind diversitatea biologică au aprobat utilizarea unității genice, solicitând prudență în studiile pe teren.
Foto: Public Domain / Wikimedia
În unele țări, tehnologia a fost deja testată. Rezultatele celor cinci studii pe teren efectuate din 2011 până în 2014 în Panama, Insulele Cayman și statul brazilian de nord-est Bahia au arătat că numărul de țânțari sălbatici a scăzut cu 90%. Acum Brazilia este pe cale să elibereze milioane de insecte modificate genetic pentru a lupta împotriva Zika, dengue, febră galbenă și chikungunya.
Așadar, s-a dovedit posibilitatea influențării ecosistemelor naturale de către inginerie genetică. Cu toate acestea, este posibil să modificați genomii umani direct pentru a scăpa de boli ereditare? Sau îi face pe oameni imuni la malaria Plasmodium?
În februarie 2017, Academiile Naționale de Științe și Medicină din SUA au publicat un raport în care experții permiteau schimbarea ADN-ului oamenilor pentru a combate mutațiile care provoacă perturbări grave în organism. De fapt, aceasta înseamnă corectarea genelor defecte în embrionii umani. Acest lucru vă va ajuta să faceți față bolilor, cum ar fi coreea lui Huntington sau insomnia familială fatală. Cu toate acestea, utilizarea tehnologiilor de acționare a genelor va fi limitată la populațiile de animale sălbatice, deoarece utilizarea lor la oameni nu este doar îndoielnică din punct de vedere etic, ci și impracticabilă: gena se va răspândi prea încet.
Alexandru Enikeev
