По данным на 2015 году по всему миру малярией заразились от 187 до 222 млн человек, то есть около 3% населения Земли. В тот же год болезнь привела к смерти 438 000-720 000 человек — точная цифра до сих пор не установлена, однако известно, что 72% из них составили дети младше 5 лет. Около 90% смертей пришлось на страны Африки, расположенные к югу от пустыни Сахара.
Американские и британские биологи уверены, что при такой статистике необходимо действовать как можно скорее. Итан Бир, профессор Калифорнийского университета в Сан-Диего и один из создателей технологии генного драйва на базе CRISPR, признает, что в экстренной ситуации ученые смогли бы применить свои разработки уже сейчас. Биологических преград для этого нет — есть только политические и этические.
Пока у исследователей еще есть время и возможность совершенствовать методику и консультироваться со специалистами по этике, Vox удалось выяснить, что представляет собой технология, которую хотят использовать ученые.
Метод CRISPR позволяет выборочно редактировать геном живых существ — например, внедрять один участок ДНК и вырезать другой. Этот прием часто называют «молекулярными ножницами», и сегодня его в экспериментальном режиме применяют для лечения приобретенных и врожденных заболеваний, а также для диагностики.
Генный драйв позволяет ученым запустить в популяции мутацию, изменив ДНК нескольких особей. В случае с малярией биологи хотят скорректировать гены трех видов малярийных комаров — Anopheles gambiae, Anopheles coluzzii и Anopheles arabiensis.
Существует несколько способов повлиять на популяцию. Так, гены насекомых можно настроить на воспроизведение потомства только мужского пола или же внедрить ген, который даст комарам иммунитет от малярийных плазмодий.
Американская группа биологов предлагает применять генный драйв на базе CRISPR для коррекции популяции вида Anopheles stephensi — главного разносчика малярии в Индии и Южной Азии. Изменения в ДНК делают комаров устойчивыми к плазмодиям, а также меняют цвет глаз особи — этот маркер помогает ученым понять, подействовала ли методика.
В ходе экспериментов биологи применили метод на двух самцах комаров. Спустя месяц и два поколения Anopheles stephensi на свет появилось третье поколение особей — из 3894 насекомых у 3869 выработался иммунитет к малярийным плазмодиям.
Британские биологи придерживаются другого подхода. Ученые из Имперского колледжа в Лондоне предлагают радикально сократить популяцию разносчиков болезни. Генный драйв позволяет свести к минимуму число самок — именно они кусают людей и распространяют малярию. Из-за дисбаланса мужских и женских особей популяция сократится. Второй вариант — внедрение гена, вызывающего у самок бесплодие.
В центре внимания британских ученых комплексный вид Anopheles gambiae, в который входит 7 видов комаров. Именно они чаще всего инфицируют жителей Африки, на которую приходится 90% случаев заболеваний.
Интересно, что с латинского anopheles переводится как бесполезный, никчемный и вредный. Ученые из организации Target Malaria признают, что этот вид комаров не играет значимой роли в пищевых цепочках и его уничтожение не нанесет вреда всей экосистеме.
Прежде чем внедрять генный драйв, Target Malaria предлагает стерилизовать комаров с помощью генного редактирования. В отличие от комаров, подвергнутых генному драйву, они не смогут передать свои гены другим поколениями. Организация планирует выпустить отряд таких насекомых в Буркина-Фасо, а уже потом применять более тяжелую «артиллерию». Протестировать методику драйва биологи собираются на раньше 2023 года.
Но шансы получить одобрение регуляторов пока невелики. Проблема заключается в том, что несколько лет назад разработку методов генного драйва спонсировали оборонные организации, и с тех пор научное сообщество с опаской воспринимает эту технологию. Других ученых беспокоит потенциальное распространение малоизученных мутаций, которое затронет всю популяцию.
У американских биологов есть идея, как решить проблему. Они работают над «пороговым драйвом» — технологией, которая программирует мутацию лишь на несколько поколений, после чего механизм перестает работать.
Потенциально технологию можно применять не только для борьбы с малярийными комарами, но также с западными кукурузными жуками, клещами, распространяющими болезнь Лайма, некоторыми видами рыб и сорняков. Видам, которые находятся на грани вымирания, напротив, можно повысить фертильность.
Судьба малярийных комаров пока зависит от решения регуляторов. Но ученые опасаются, что технологию генного драйва в связке с CRISPR постигнет та же участь, что и ГМО. В 2002 году в Замбии бушевал голод, но местные отказались принимать 35 000 тонн продуктов из-за страха, что они были генетически модифицированы.
