Tutkijat ovat kehittäneet geneettisiä aseita, jotka kykenevät pyyhkimään kokonaisia eliölajeja maan pinnalta. Kyse on geenitekniikan tekniikasta, joka sallii haitallisten mutaatioiden leviämisen eläinpopulaatioissa. Ympäristöjärjestöjen mielenosoituksista huolimatta tämä lähestymistapa voi kuitenkin auttaa suuria ihmisiä poistamalla vaaralliset sairaudet. "Lenta.ru" puhuu siitä, kuinka tutkijat taistelevat malariaa vastaan modifioiduilla hyttysillä.
DNA-saboteurs
Malaria on ryhmä tartuntatauteja, jotka aiheuttavat suvun Plasmodium yksisoluiset organismit. Ne saapuvat ihmisen vereen, kun naispuoliset Anopheles-hyttyset, jotka tunnetaan myös nimellä malariahyttyset, purevat niitä. Nämä hyönteiset ovat levinneet ympäri maailmaa, paitsi Etelämantereen, Kauko-Pohjanmaan ja Itä-Siperian alueella. Ennen kaikkea malaria on sairas Afrikassa ja ennen kaikkea lapset. Malaria tappaa vuosittain lähes puoli miljoonaa ihmistä. Suurin osa uhreista on alle viiden vuoden ikäisiä lapsia.
Tutkijat ovat pohtineet, kuinka geenitekniikka on voittanut malarian kukistamiseen useita vuosia. Yksi tapa on lisätä geenejä hyttysiin, jotka estävät Plasmodiumia asettumasta niihin. Mutta siinä on ongelma. Oletetaan, että luomme useita tuhansia turvallisia malariahyttyviä ja päästämme ne ympäristöön. Kuinka varmistaa halutun geenin leviäminen luonnossa?
Geneettisesti muunnetulla hyttysillä on kaksi kopiota malarian vastaisesta geenistä (yksi jokaisessa kromosomissa). Jälkeläiset perivät vain yhden kromosomeista (joista yksi päättää tapauksen). Siksi, jos muuttunut hyttysto ja villi yksilötoveri ilman haluttua geeniä, vain yksi kopio geenistä siirtyy jälkeläisille. Ja vain noin puolet seuraavan sukupolven hyttysistä saa kyseisen kopion (koska mutanttikromosomi on 50 prosenttia perinnöllinen). Seurauksena malariavastaiset geenit katoavat asteittain väestöstä - luonnollinen valinta tuskin tukee niitä.
Geeniasemana tunnettua tekniikkaa voidaan käyttää estämään geenin eliminaatio (eliminaatio) luonnonvaraisesta populaatiosta. Se koostuu tarvittavan geenin kopioimisesta jonkin verran kromosomista toiseen. Sitten organismi, jolla oli vain yksi kopio geenistä, hankkii kaksi kopiota ja välittää sen jälkeläisilleen 100% todennäköisyydellä. Kuinka se tehdään?
Mainosvideo:
Yksi tapa on käyttää restriktioendonukleaaseja, entsyymejä, jotka tekevät leikkauksen DNA: n kaksoisketjuun tietyssä paikassa. Jos teet tauon kromosomissa, sen palautusprosessi alkaa. Sen aikana ehjä osa viereisestä kromosomista kopioidaan leikattuun ketjuun. Endonukleaasit kuitenkin leikkaavat, jos ne "tunnistavat" tietyn nukleotidien yhdistelmän. Kromosomissa voi olla monia tällaisia yhdistelmiä, joten meillä on riski leikata kromosomi moniin kappaleisiin. Tämä, samoin kuin muut tekijät, vaikeuttavat restriktioendonukleaasien käyttöä geenin ajamisessa.
CRISPR / Cas9 -teknologia pystyy korvaamaan nämä entsyymit, minkä avulla voimme tehdä viillon tarkalleen tarvitsemassamme paikassa. Cas9-nukleaasi tekee tauon DNA: n kaksoisketjuun kohdassa (kohdekohdassa), joka on "osoitettu" RNA-ohjaimen tai sg-RNA: n avulla. Se on niin lyhyt nukleiinihappomolekyyli, joka on komplementaarinen kohdekohtaan, joten syntetisoimalla riittävän pitkä RNA-ohjain, leikkaamisen todennäköisyys väärään paikkaan voidaan minimoida.
Vuonna 2015 Lontoon Imperial College -lääkärin tutkijat loivat geenin ajamisen CRISPR / Cas9: llä, joka edistää malarian hyttysten hedelmättömyyttä aiheuttavan mutaation leviämistä. Naiset, joilla on mutanttigeeni molemmissa kromosomeissa, ovat steriilejä, ja miehet voivat levittää sitä populaatiossa. Tällä tavalla on mahdollista paitsi vähentää Anopheles-populaatio tasolle, jolla Plasmodium-malaria-tartunnasta tulee harvinaisia, vaan myös torjua torjunta-aineiden vastustuskyvyn kehittymistä ja tuhota invasiivisia lajeja.
Geenianalyysi
On kuitenkin huolta siitä, että geenin hallitsematon leviäminen voi aiheuttaa tahattomia seurauksia villieläimissä. Arizonan osavaltion yliopiston evoluutioekologin James Collinsin mukaan Sciencelle haastattelussa ei ole tiedossa, miten geenien ajaminen vaikuttaa väestön dynamiikkaan ja ekosysteemien terveyteen. Esimerkiksi lajin täydellinen tuhoaminen tai jopa voimakas määrän lasku johtaa muiden lajien leviämiseen. Siksi modifioituja hyttysiä ei pitäisi päästä luonnossa ottamatta huomioon kaikkia riskejä. Kuitenkin miten voit testata geeniaseman, jos itsensä testaaminen vaatii hyönteisten olevan luonnossa?
James Collins
Tutkijat kutsuvat tätä ongelmaa Catch-22: ksi, koska sen ratkaisu on ristiriidassa itsensä kanssa. Harvardin yliopiston ja Massachusetts Institute of Technologyn biologit ovat kuitenkin keksineet, miten voidaan varmistaa, että geenin ajaminen voi ensin edistää mutanttigeenin leviämistä ja johtaa muutaman sukupolven jälkeen sen katoamiseen.
Asia on, että tarvittavan DNA-kappaleen kopiointi kromosomista toiseen tapahtuu vaiheittain. Geeniajoneuvoa ohjaa kolme elementtiä, joista kukin koostuu yhdestä tai useammasta geenistä. Elementti A kopioidaan ja insertoidaan homologiseen kromosomiin elementin B läsnä ollessa, ja elementti B elementin C läsnä ollessa. Elementti C leviää populaatiossa normaalin perinnön kautta, ja se siirretään vain puolelle jälkeläisistä.
Geneettisesti muunnettujen hyönteisten pariutuminen luonnonvaraisilla hyttysillä johtaa siihen, että kaikilla jälkeläisillä on alkuaineita A ja B, mutta vain puolella niistä on alkuaine C. Seurauksena on, että perimislain mukaan A ja B leviävät nopeasti väestöön ja tietyn määrän jälkeen. sukupolvien ajan, elementti C katoaa käytännössä, jota seuraa elementti B ja lopulta A. Mutanttigeenin leviäminen riippuu siitä, kuinka monta hyönteistä vapautuu luonnollisessa ympäristössä. Voit varmistaa, että melkein kaikki tietyllä alueella asuvat yksilöt ovat mutaation kantajia, mutta suuremmassa populaatiossa geenit eivät pysty leviämään. Jos kokeet ovat onnistuneita, nousee vakavasti kysymys tekniikan soveltamisesta, jos malariahyttyset aiheuttavat selvän uhan ihmisten terveydelle.
Kaikki on päätetty
Jotkut voittoa tavoittelemattomat organisaatiot, kuten Maan ystävät ja Vastuullisen genetiikan neuvosto, ovat puhuneet geenien ajamisen vastaisesti ja kutsuneet sitä geenien sukupuuttoon sukupolvien poistamiseksi. He ehdottivat moratorion käyttöönottoa. YK: n biologista monimuotoisuutta koskevan yleissopimuksen osapuolet hyväksyivät kuitenkin joulukuussa 2016 geenien käytön ja vaativat varovaisuutta kenttäkokeissa.
Kuva: Public Domain / Wikimedia
Joissakin maissa tekniikka on jo testattu. Panamassa, Caymansaarilla ja Brasilian koillisosassa Bahian osavaltiossa vuosina 2011–2014 tehdyistä viidestä kenttäkokeesta saatujen tulosten mukaan villin hyttysten määrä oli laskenut 90 prosenttia. Nyt Brasilia vapauttaa miljoonia geneettisesti muunnettuja hyönteisiä taistelemaan zikaa, dengue-tautia, keltakuumea ja chikungunyaa vastaan.
Joten mahdollisuus vaikuttaa luonnon ekosysteemeihin geenitekniikalla on osoitettu. Onko kuitenkin mahdollista muokata ihmisen genomeja suoraan päästäkseen eroon perinnöllisistä sairauksista? Tai tehdä ihmisistä immuuneja Plasmodium-malarian suhteen?
Yhdysvaltain kansalliset tiede- ja lääketieteelliset akatemiat julkaisivat helmikuussa 2017 raportin, jossa asiantuntijat sallivat ihmisten DNA: n vaihtamisen torjuakseen mutaatioita, jotka aiheuttavat vakavia häiriöitä kehossa. Itse asiassa tämä tarkoittaa viallisten geenien korjaamista ihmisen alkioissa. Tämä auttaa sinua selviytymään sellaisista sairauksista kuten Huntingtonin korea tai kohtalokas unettomuus. Geenin kuljetustekniikoiden käyttö rajoittuu kuitenkin luonnonvaraisten eläinten populaatioihin, koska niiden käyttö ihmisissä ei ole eettisestä näkökulmasta kyseenalainen, vaan myös epäkäytännöllinen: geeni leviää liian hitaasti.
Alexander Enikeev