Геноцид во благо

МЕНЮ


Новости ИИ
Поиск

ТЕМЫ


Внедрение ИИНовости ИИРобототехника, БПЛАТрансгуманизмЛингвистика, рбработка текстаБиология, теория эволюцииВиртулаьная и дополненная реальностьЖелезоКиберугрозыНаучный мирИТ индустрияРазработка ПОТеория информации

АРХИВ


Июнь 2017
Май 2017
Апрель 2017
Март 2017
Февраль 2017
Январь 2017
Декабрь 2016
Ноябрь 2016
Октябрь 2016
Сентябрь 2016
Август 2016
Июль 2016
Июнь 2016
Май 2016
Апрель 2016
Март 2016
Февраль 2016
Январь 2016
0000

RSS


RSS новости
птичий грипп

Новостная лента форума ailab.ru

Ученые разработали генетическое оружие, способное стереть с лица Земли целые виды организмов. Речь о технологии генного драйва, позволяющей распространить вредные мутации в популяциях животных. Однако, несмотря на протесты природоохранных организаций, этот подход может принести большую пользу людям, уничтожив опасные заболевания. «Лента.ру» рассказывает о том, как ученые собираются бороться с малярией с помощью модифицированных комаров.

Малярия — это группа инфекционных заболеваний, вызываемых паразитическими одноклеточными организмами рода Plasmodium. Они попадают в кровь человека при укусе самок комаров рода Anopheles, также известных как малярийные комары. Эти насекомые распространены по всему свету, кроме Антарктиды, Крайнего Севера и Восточной Сибири. Больше всего малярией болеют в Африке, и прежде всего — дети. Каждый год малярия уносит жизни почти полумиллиона человек, большинство жертв — дети в возрасте до пяти лет.

Ученые уже несколько лет размышляют над тем, как с помощью методов генной инженерии одолеть малярию. Один из способов — внесение в комаров генов, которые не дадут в них поселиться плазмодиям. Но есть проблема. Допустим, мы создадим несколько тысяч безопасных малярийных комаров и выпустим их в окружающую среду. Как обеспечить распространение нужного гена в дикой популяции?

У генетически модифицированных комаров будут две копии противомалярийного гена (по одному на каждой хромосоме). Только одна из хромосом (какая — решает случай) унаследуется потомством. Поэтому если спариваются измененный комар и дикая особь без нужного гена, потомству перейдет только одна копия гена. И эта копия достанется лишь примерно половине следующего поколения комаров (поскольку мутантная хромосома наследуется с 50-процентной вероятностью). В результате противомалярийные гены постепенно исчезнут из популяции — естественный отбор их вряд ли поддержит.

Чтобы предотвратить элиминацию (устранение) гена из дикой популяции, можно воспользоваться технологией, известной как генный драйв. Она заключается в том, чтобы каким-либо образом скопировать нужный нам ген с одной хромосомы на другую. Тогда организм, у которого была только одна копия гена, обзаведется двумя копиями и передаст его потомкам со 100-процентной вероятностью. Как это делается?

Один из способов — применение эндонуклеаз рестрикции, ферментов, которые совершают разрез в двойной цепи ДНК в определенном месте. Если внести разрыв в хромосому, то начнется процесс ее восстановления. В ходе него в разрезанную цепочку копируется неповрежденный участок с соседней хромосомы. Однако эндонуклеазы совершают разрез в том случае, если они «узнают» специфическую комбинацию нуклеотидов. Таких комбинаций на хромосоме может быть много, поэтому мы рискуем разрезать хромосому на множество кусочков. Это, а также другие факторы, осложняют использование эндонуклеаз рестрикции для генного драйва.

Заменить эти ферменты способна технология CRISPR/Cas9, позволяющая произвести разрез именно в том месте, который нам нужен. Нуклеаза Cas9 внесет разрыв в двойной цепочке ДНК в участке (сайте-мишени), «указанном» РНК-гидом или sg-РНК. Это такая короткая молекула нуклеиновой кислоты, комплементарная сайту-мишени, поэтому, синтезировав достаточно длинный РНК-гид, вероятность разреза не в том месте можно минимизировать.

В 2015 году ученые из Имперского колледжа Лондона создали при помощи CRISPR/Cas9 генный драйв, который способствует распространению мутации, вызывающей бесплодие у малярийных комаров. Самки с мутантным геном на обеих хромосомах бесплодны, а самцы могут распространять его в популяции. Так можно не только уменьшить популяцию анофелесов до уровня, при котором заражение малярийным плазмодием станет редкостью, но также бороться с развитием сопротивления к пестицидам и уничтожать инвазивные виды.

Однако возникают опасения, что бесконтрольное распространение гена может вызвать непредвиденные последствия в живой природе. По мнению эволюционного эколога Джеймса Коллинза из Университета штата Аризона, высказанному в интервью журналу Science, неизвестно, как генный драйв повлияет на динамику популяций и состояние экосистем. Например, полное уничтожение вида или даже сильное снижение численности приводит к распространению других видов. Поэтому нельзя выпускать модифицированных комаров на волю без учета всех рисков. Однако как испытать генный драйв, если само его тестирование требует, чтобы насекомые находились в диких условиях?

Ученые называют данную проблему Уловкой-22, поскольку ее решение противоречит самой себе. Однако биологи из Гарвардского университета и Массачусетского института технологии придумали, как сделать так, чтобы генный драйв мог сначала способствовать распространению мутантного гена, а через несколько поколений привести к его исчезновению.

Смысл в том, что копирование необходимого участка ДНК с одной хромосомы на другую происходит ступенчато. Генный драйв осуществляется с помощью трех элементов, каждый из которых состоит из одного или нескольких генов. Элемент А копируется и вставляется в гомологичную хромосому при наличии элемента В, а элемент В — в присутствии элемента С. Сам элемент С распространяется в популяции через обычное наследование, передаваясь только половине потомства.

Спаривание генетически модифицированных насекомых с дикими комарами приведет к тому, что все потомство будет нести в себе элементы А и В, но только половина — элемент С. В результате, по законам наследования, А и В сначала быстро распространятся в популяции, а через некоторое количество поколений практически исчезнет элемент С, за ним элемент В и, наконец, А. Распространение мутантного гена будет зависеть от того, сколько насекомых выпущено в естественную среду. Можно сделать так, что носителями мутации окажутся практически все особи, живущие на определенной территории, однако в более крупной популяции гены распространиться не смогут. Если испытания принесут успех, всерьез встанет вопрос о применении технологии там, где есть явная угроза здоровью людей со стороны малярийных комаров.

Некоторые некоммерческие организации, такие как «Друзья Земли» (Friends of the Earth) и Совет за ответственную генетику (Council for Responsible Genetics), выступали против генного драйва, называя его технологией генного вымирания (gene extinction technology). Они предлагали ввести мораторий. Однако в декабре 2016 года стороны конвенции ООН о биологическом разнообразии одобрили использование генного драйва, призвав к осторожности при полевых испытаниях.


В некоторых странах технологию уже протестировали. Результаты пяти полевых испытаний, проведенных с 2011 по 2014 год в Панаме, на островах Кайман, а также на северо-востоке бразильского штата Баия, показали, что численность диких комаров снизилась на 90 процентов. Теперь в Бразилии собираются выпустить на волю миллионы генетически модифицированных насекомых для борьбы с лихорадкой Зика, денге, желтой лихорадкой и чикунгуньей.

Итак, возможность воздействия на природные экосистемы генной инженерией доказана. Однако можно ли модифицировать геномы непосредственно человека, чтобы избавиться от наследственных заболеваний? Или сделать людей невосприимчивыми к малярийному плазмодию?

В феврале 2017 года Национальные академии наук и медицины США опубликовали доклад, в котором специалисты допустили изменение ДНК людей для борьбы с мутациями, вызывающими серьезные нарушения в работе организма. Фактически это означает исправление дефектных генов у зародышей человека. Это поможет справиться с такими болезнями, как хорея Гентингтона или фатальная семейная бессонница. Однако применение технологий генного драйва будет ограничено популяциями диких животных, поскольку использование их на людях не только сомнительно с этической точки зрения, но и нецелесообразно: ген будет распространяться слишком медленно.


Источник: lenta.ru