Mokslininkai sukūrė genetinius ginklus, galinčius sunaikinti iš Žemės paviršiaus visas organizmų rūšis. Genų išmetimo technologija leidžia kenksmingoms mutacijoms plisti gyvūnų populiacijose. Nepaisant aplinkosaugos organizacijų protestų, šis požiūris gali būti labai naudingas žmonėms pašalinant pavojingas ligas. „Lenta.ru“pasakoja apie tai, kaip mokslininkai ketina kovoti su maliarija naudodami modifikuotus uodus.
- „Salik.biz“
DNR sabotieriai
Maliarija yra infekcinių ligų, kurias sukelia parazitiniai vienaląsčiai Plasmodium genties organizmai, grupė. Jie patenka į žmogaus kraują, kai juos įkando Anopheles uodai, dar vadinami maliarijos uodais. Šie vabzdžiai paplitę visame pasaulyje, išskyrus Antarktidą, Tolimąjį Šiaurės ir Rytų Sibirą. Maliarija dažniausiai serga Afrika, o svarbiausia - vaikai. Maliarija kiekvienais metais nužudo beveik pusę milijono žmonių, dauguma aukų yra vaikai iki penkerių metų.
Mokslininkai jau keletą metų svarsto, kaip genetiškai modifikuoti maliariją. Vienas iš būdų - į uodus įvesti genus, kurie neleis „Plasmodium“įsikurti juose. Bet yra problema. Tarkime, mes sukuriame kelis tūkstančius saugių maliarijos uodų ir išleidžiame juos į aplinką. Kaip užtikrinti norimo geno plitimą gamtoje?
Genetiškai modifikuoti uodai turės dvi antimaliarinio geno kopijas (po vieną kiekvienoje chromosomoje). Palikuonys paveldi tik vieną iš chromosomų (kuri nusprendžia atvejį). Taigi, jei pakitęs uodas ir laukinis pavienis draugas neturi norimo geno, palikuonims pereis tik viena geno kopija. Ir tik maždaug pusė naujos kartos uodų gaus tą kopiją (nes mutanto chromosoma yra 50 procentų paveldima). Dėl to anti maliarijos genai pamažu išnyks iš gyventojų - vargu ar natūrali atranka juos palaikys.
Technika, vadinama genų disku, gali būti naudojama siekiant užkirsti kelią geno pašalinimui (pašalinimui) iš laukinės populiacijos. Tai reiškia, kad mes kažkaip nukopijuojame mums reikalingą geną iš vienos chromosomos į kitą. Tuomet organizmas, turėjęs tik vieną geno kopiją, įgis dvi kopijas ir 100% tikėtina, kad perduos palikuonims. Kaip tai daroma?
Reklaminis vaizdo įrašas:
Vienas iš būdų yra naudoti restrikcijos endonukleazes - fermentus, kurie tam tikroje vietoje pjauna dvigubą DNR grandinę. Jei padarysite chromosomos pertrauką, tada prasidės jos atkūrimo procesas. Jos metu nepažeista dalis iš kaimyninės chromosomos nukopijuojama į supjaustytą grandinę. Tačiau endonukleazės supjaustomos, jei jos „atpažįsta“specifinį nukleotidų derinį. Chromosomoje gali būti daug tokių derinių, todėl rizikuojame chromosomą suskaidyti į daugybę dalių. Tai, kaip ir kiti veiksniai, apsunkina restrikcijos endonukleazių naudojimą genų diskams.
CRISPR / Cas9 technologija gali pakeisti šiuos fermentus, o tai leidžia mums padaryti pjūvį tiksliai ten, kur jums reikia. Cas9 nukleazė padarys dvigubos DNR grandinės pertrauką toje vietoje (tikslinėje vietoje), kurią „nurodo“RNR kreiptuvas arba sg-RNR. Tai yra tokia trumpa nukleorūgšties molekulė, kuri papildo tikslinę vietą, todėl susintetinus pakankamai ilgą RNR kreipiamąjį, galima sumažinti pjaustymo netinkamoje vietoje tikimybę.
2015 m. Londono „Imperial“koledžo mokslininkai sukūrė genų diską, naudodami CRISPR / Cas9, kuris skatina mutacijos, sukeliančios maliarijos uodų nevaisingumą, plitimą. Moterys, turinčios mutantinį geną abiejose chromosomose, yra sterilios, vyrai gali ją išplatinti populiacijoje. Tokiu būdu įmanoma ne tik sumažinti anopheles populiaciją iki tokio lygio, kad infekcija Plasmodium maliarija taptų reta, bet ir kovoti su atsparumo pesticidams plėtra bei sunaikinti invazines rūšis.
Genų apokalipsė
Tačiau yra susirūpinimo, kad nekontroliuojamas geno plitimas gali sukelti nenumatytų padarinių laukinėje gamtoje. Kaip teigė evoliucijos ekologas Jamesas Collinsas iš Arizonos valstijos universiteto, interviu „Science“nežinoma, kaip genų pasiskirstymas paveiks populiacijos dinamiką ir ekosistemų sveikatą. Pavyzdžiui, visiškas rūšies sunaikinimas ar netgi didelis skaičiaus sumažėjimas lemia kitų rūšių plitimą. Todėl modifikuotų uodų negalima išleisti į lauką, neįvertinus visos rizikos. Vis dėlto, kaip galima išbandyti genų diską, jei atliekant bandymą vabzdžiai turi būti gamtoje?
Jamesas Collinsas
Mokslininkai šią problemą vadina „Catch-22“, nes jos sprendimas prieštarauja pats sau. Tačiau Harvardo universiteto ir Masačusetso technologijos instituto biologai sugalvojo, kaip įsitikinti, ar genų diskas pirmiausia gali skatinti mutanto geno plitimą, o po kelių kartų - jo išnykimą.
Esmė ta, kad reikiamo DNR gabalo kopijavimas iš vienos chromosomos į kitą vyksta etapais. Genų pavara varoma trijų elementų, iš kurių kiekvienas susideda iš vieno ar daugiau genų. Elementas A nukopijuojamas ir įterpiamas į homologinę chromosomą, kai yra elementas B, o elementas B, kai yra elementas C. Pats C elementas pasiskirsto populiacijoje įprasto paveldėjimo būdu, perduodamas tik pusei palikuonių.
Genetiškai modifikuotų vabzdžių poravimasis su laukiniais uodais lems, kad visi palikuonys nešios elementus A ir B, tačiau tik pusė jų nešios elementą C. Dėl to pagal paveldėjimo įstatymus A ir B pirmiausia greitai plinta populiacijoje, o po tam tikro jų kiekio kartų, C elementas praktiškai išnyks, paskui - elementas B ir galiausiai - A. mutanto geno plitimas priklausys nuo to, kiek vabzdžių pateko į natūralią aplinką. Galite įsitikinti, kad beveik visi tam tikroje teritorijoje gyvenantys individai bus mutacijos nešiotojai, tačiau didesnėje populiacijoje genai negalės plisti. Jei bandymai bus sėkmingi, rimtai iškils klausimas dėl technologijos taikymo ten, kur akivaizdi grėsmė žmonių sveikatai kyla dėl maliarijos uodų.
Viskas nuspręsta
Kai kurios ne pelno organizacijos, tokios kaip Žemės draugai ir Atsakingos genetikos taryba, priešinosi genų diskams, vadindamos tai genų išnykimo technologija. Jie pasiūlė įvesti moratoriumą. Tačiau 2016 m. Gruodžio mėn. JT biologinės įvairovės konvencijos šalys patvirtino genų disko naudojimą, ragindamos būti atsargiems atliekant lauko tyrimus.
Nuotrauka: „Public Domain“/ „Wikimedia“
Kai kuriose šalyse ši technologija jau buvo išbandyta. Penkių lauko bandymų, atliktų 2011–2014 m. Panamoje, Kaimanų salose ir Brazilijos šiaurės rytų Bahijos valstijoje, rezultatai parodė, kad laukinių uodų skaičius sumažėjo 90 procentų. Dabar Brazilija ketina išleisti milijonus genetiškai modifikuotų vabzdžių, kad galėtų kovoti su Zika, dengės karštligė, geltonąja karščiavimu ir chikungunya.
Taigi įrodyta galimybė paveikti natūralias ekosistemas genų inžinerijos būdu. Tačiau ar įmanoma tiesiogiai modifikuoti žmogaus genomus, norint atsikratyti paveldimų ligų? Arba padaryti žmones imuninius nuo Plasmodium maliarijos?
2017 m. Vasario mėn. JAV nacionalinės mokslo ir medicinos akademijos paskelbė ataskaitą, kurioje ekspertai leido pakeisti žmonių DNR, kad būtų galima kovoti su mutacijomis, sukeliančiomis rimtus organizmo sutrikimus. Tiesą sakant, tai reiškia, kad reikia pašalinti žmogaus embrionuose esančius genus. Tai padės jums susidoroti su tokiomis ligomis kaip Huntingtono chorėja ar mirtina šeiminė nemiga. Tačiau genų diskavimo technologijos bus naudojamos tik laukinių gyvūnų populiacijose, nes jų naudojimas žmonėms yra ne tik abejotinas etikos požiūriu, bet ir nepraktiškas: genas pasiskirs per lėtai.
Aleksandras Enikejevas