Комары ежегодно убивают больше людей, чем любые другие животные. В 2023 году эти кровососущие насекомые заразили малярией 263 миллиона человек, что привело к почти 600 000 смертей, 80% из которых — дети.
Недавние попытки остановить распространение малярии зашли в тупик, поскольку комары выработали устойчивость к инсектицидам, а паразиты, вызывающие малярию, стали устойчивыми к лекарственным препаратам. Эти неудачи усугубились пандемией COVID-19, которая затруднила продолжающиеся усилия по борьбе с малярией.
Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего, Университета Джонса Хопкинса, Калифорнийского университета в Беркли и Университета Сан-Паулу разработали новый метод, который генетически блокирует передачу малярии комарами. Результаты их работы опубликованы в журнале Nature.
Биологи Чжицянь Ли и Итан Бир из Калифорнийского университета в Сан-Диего, а также Юэмэй Дун и Джордж Димопулос из Университета Джонса Хопкинса создали систему редактирования генов на основе CRISPR, которая изменяет одну молекулу в организме комаров. Это незначительное, но эффективное изменение останавливает процесс передачи малярийного паразита. Генетически модифицированные комары по-прежнему способны кусать больных малярией и заражать их кровь паразитами, но эти паразиты больше не могут передаваться другим людям.
Новая система предназначена для генетического распространения признака устойчивости к малярии до тех пор, пока целые популяции насекомых не перестанут переносить болезнетворных паразитов.
«Замена одной аминокислоты у комаров на другой, встречающийся в природе вариант, который предотвращает их заражение малярийными паразитами, и распространение этого полезного свойства по всей популяции комаров — это революционный прорыв», — сказал Бир, профессор кафедры клеточной и онтогенетической биологии Калифорнийского университета в Сан-Диего (Школа биологических наук). «Трудно поверить, что это крошечное изменение имеет такой разительный эффект».
Новая разработанная система использует «ножницы» CRISPR-Cas9 и направляющую РНК для генетического разреза в точном месте генома комара. Затем она заменяет нежелательную аминокислоту, передающую малярию, на полезную, которая не является переносчиком.
Система нацелена на ген, кодирующий белок FREP1, который помогает комарам развиваться и питаться кровью при укусе. Новая система заменяет аминокислоту L224 в гене FREP1 на альтернативный ген, или аллель, Q224. Паразиты, вызывающие болезни, используют L224, чтобы добраться до слюнных желез насекомого, где они располагаются и заражают человека или животное.
Димопулос, профессор кафедры молекулярной микробиологии и иммунологии Института исследований малярии Университета Джонса Хопкинса (Школа общественного здравоохранения Блумберга), и его лаборатория провели испытания штаммов комаров Anopheles stephensi, основного переносчика малярии в Азии. Они обнаружили, что замена L224 на Q224 может эффективно блокировать проникновение двух разных типов малярийных паразитов в слюнные железы, тем самым предотвращая заражение.
«Преимущество этого подхода заключается в использовании естественного аллеля гена комара», — сказала Димопулос. «Одним точным изменением мы превратили его в мощный щит, блокирующий множество видов малярийных паразитов, вероятно, среди различных видов и популяций комаров, открывая путь для адаптивных, применимых в реальной жизни стратегий борьбы с этим заболеванием».
В ходе ряда последующих экспериментов исследователи обнаружили, что, хотя генетическое переключение нарушило способность паразита к инфицированию, нормальный рост и размножение комаров остались неизменными. Комары, несущие новый вариант Q224, продемонстрировали схожую с комарами с исходной аминокислотой L224 приспособляемость, что является важным достижением, поскольку белок FREP1 играет важную роль в биологии комара, не связанную с его ролью в эксплуатации малярийными паразитами.
Подобно генному драйву, исследователи разработали метод, позволяющий потомству комаров генетически наследовать аллель Q224 и распространять его по всей популяции, останавливая передачу малярийных паразитов. Этот новый «аллельный драйв» следует аналогичной системе, недавно разработанной в лаборатории Бира, которая генетически устраняет устойчивость к инсектицидам у вредителей сельскохозяйственных культур.
«В этом предыдущем исследовании мы создали самоустраняющийся механизм, который переводит популяцию плодовых мушек из состояния устойчивости к инсектицидам обратно в её естественное состояние, восприимчивое к инсектицидам. Затем эта генетическая кассета просто исчезает, оставляя только вновь дикую популяцию насекомых», — сказал Бир. «Аналогичная система фантомного механизма могла бы превратить популяции комаров в носителей варианта FREP1Q, устойчивого к паразитам».
Хотя исследователи продемонстрировали эффективность замены L224 на Q224, они пока не до конца понимают, почему это изменение работает так эффективно. В настоящее время ведутся исследования того, как аминокислота Q224 блокирует пути проникновения инфекции в организм паразита.
«Этот прорыв — результат слаженной командной работы и инноваций во всех учреждениях», — говорит Димопулос. «Вместе мы задействовали генетические инструменты самой природы, чтобы превратить комаров в союзников в борьбе с малярией».
https://planet-today.ru/novosti/nauka/item/184558-geneticheskaya-modifikatsiya-komarov-blokiruet-peredachu-malyarii?utm_source=yxnews&utm_medium=desktop&utm_referrer=https%3A%2F%2Fdzen.ru%2Fnews%2Fstory%2Fca5be9aa-c662-549e-b7cc-d192f928cd0f
Оценили 8 человек
17 кармы