Forskere har udviklet genetiske våben, der er i stand til at udslette hele arter af organismer fra jordens overflade. Det handler om gendrev-teknologi, der tillader skadelige mutationer at sprede sig i dyrepopulationer. På trods af protester fra miljøorganisationer kan denne fremgangsmåde i høj grad gavne mennesker ved at eliminere farlige sygdomme. "Lenta.ru" taler om, hvordan forskere vil bekæmpe malaria ved hjælp af modificerede myg.
DNA-sabotører
Malaria er en gruppe af infektionssygdomme forårsaget af parasitære encellede organismer af slægten Plasmodium. De trænger ind i menneskets blod, når de bliver bidt af kvindelige Anopheles-myg, også kendt som malaria-myg. Disse insekter er distribueret over hele verden bortset fra Antarktis, Fjern nord og østlige Sibirien. Mest af alt er malaria syg i Afrika og især børn. Malaria dræber næsten en halv million mennesker hvert år, hvor de fleste af ofrene er børn under fem år.
Forskere har overvejet, hvordan genetisk konstrueret til at besejre malaria i flere år. En måde er at introducere gener i myg, der forhindrer Plasmodium i at slå sig ned i dem. Men der er et problem. Lad os sige, at vi skaber flere tusinde sikre malaria myg og frigiver dem i miljøet. Hvordan sikres spredning af det ønskede gen i naturen?
Genmodificerede myg vil have to kopier af det antimalariale gen (en på hvert kromosom). Kun et af kromosomerne (som man afgør sagen) er arvet af afkommet. Derfor, hvis en ændret myg og en vild individuel makker uden det ønskede gen, overføres kun en kopi af genet til afkommet. Og kun omkring halvdelen af den næste generation af myg får den kopi (da det mutante kromosom er 50 procent arvet). Som et resultat vil antimalaria-gener gradvis forsvinde fra befolkningen - det er usandsynligt, at naturlig udvælgelse understøtter dem.
En teknik kendt som gendrev kan anvendes til at forhindre eliminering (eliminering) af et gen fra den vilde befolkning. Det består i en eller anden måde at kopiere det gen, vi har brug for fra det ene kromosom til det andet. Derefter vil en organisme, der kun havde en kopi af genet, erhverve to kopier og overføre det til dets afkom med en 100% sandsynlighed. Hvordan gøres det?
Salgsfremmende video:
En måde er at bruge restriktionsendonukleaser, enzymer, der skærer et dobbelt DNA-streng på et specifikt sted. Hvis du foretager en pause i kromosomet, vil processen med dets restaurering begynde. Under det kopieres et intakt afsnit fra det nærliggende kromosom ind i den skårne kæde. Endonukleaser skærer imidlertid et snit, hvis de "genkender" en specifik kombination af nukleotider. Der kan være mange sådanne kombinationer på et kromosom, så vi risikerer at skære kromosomet i mange stykker. Dette såvel som andre faktorer komplicerer brugen af restriktionsendonukleaser til gendrev.
CRISPR / Cas9-teknologien er i stand til at erstatte disse enzymer, som giver os mulighed for at foretage et snit på nøjagtigt det sted, vi har brug for. Cas9-nukleasen vil gøre en pause i den dobbelte streng af DNA på stedet (målsted) "angivet" af RNA-guiden eller sg-RNA. Det er et så kort nukleinsyremolekyle, der er komplementært til målstedet, og derfor ved at syntetisere en tilstrækkelig lang RNA-guide kan sandsynligheden for at skære på det forkerte sted minimeres.
I 2015 skabte forskere fra Imperial College London et gendrev ved hjælp af CRISPR / Cas9, der fremmer spredningen af en mutation, der forårsager infertilitet i malaria myg. Hunner med et mutant gen på begge kromosomer er sterile, og hanner kan sprede det i befolkningen. På denne måde er det ikke kun muligt at reducere bestanden af Anopheles til et niveau, hvor infektion med Plasmodium malaria bliver sjælden, men også at bekæmpe udviklingen af resistens mod pesticider og ødelægge invasive arter.
Genapokalypse
Der er dog bekymringer for, at den ukontrollerede spredning af genet kan medføre utilsigtede konsekvenser i dyrelivet. Ifølge den evolutionære økolog James Collins fra Arizona State University er det i et interview med Science ikke kendt, hvordan gendrev vil påvirke befolkningens dynamik og økosystemets sundhed. F.eks. Fører en fuldstændig ødelæggelse af en art eller endda et stærkt fald i antallet til spredning af andre arter. Derfor bør modificerede myg ikke frigives i naturen uden at overveje alle risici. Hvordan kan du dog teste et genkørsel, hvis testen i sig selv kræver, at insekter er i naturen?
James Collins
Forskere kalder dette problem Catch-22, fordi dets løsning er i modstrid med sig selv. Imidlertid har biologer fra Harvard University og Massachusetts Institute of Technology fundet ud af, hvordan man kan sikre sig, at et gendrev først kan fremme spredningen af et mutant gen, og efter nogle få generationer føre til dets forsvinden.
Pointen er, at kopiering af det krævede stykke DNA fra et kromosom til et andet sker i trin. Gendrev er drevet af tre elementer, der hver består af en eller flere gener. Element A kopieres og indsættes i det homologe kromosom i nærværelse af element B, og element B i nærværelse af element C. Selve element C fordeles i populationen gennem normal arv, og overføres til kun halvdelen af afkommet.
Parring af genetisk modificerede insekter med vilde myg vil føre til, at alle afkom bærer elementer A og B, men kun halvdelen af dem vil bære element C. Som et resultat vil A og B ifølge arvelovene først hurtigt sprede sig i befolkningen, og efter en vis mængde generationer forsvinder element C praktisk taget, efterfulgt af element B og endelig A. Spredningen af det mutante gen afhænger af, hvor mange insekter der frigives i det naturlige miljø. Du kan sikre dig, at næsten alle individer, der bor på et bestemt område, vil være bærere af mutationen, men i en større befolkning vil generne ikke være i stand til at sprede sig. Hvis forsøgene er vellykkede, vil spørgsmålet om anvendelse af teknologien, hvor der er en klar trussel mod menneskers sundhed fra malaria myg, alvorligt opstå.
Alt er bestemt
Nogle almennyttige organisationer, som f.eks. Jordens venner og Rådet for ansvarlig genetik, har udtalt sig mod gendrivning og kaldet det teknologi til genudryddelse. De foreslog at indføre et moratorium. I december 2016 godkendte imidlertid parterne i FN-konventionen om biologisk mangfoldighed brugen af gendrevet og opfordrede til forsigtighed i feltforsøg.
Foto: Public Domain / Wikimedia
I nogle lande er teknologien allerede testet. Resultater fra fem feltforsøg udført fra 2011 til 2014 i Panama, Caymanøerne og den nordøstlige brasilianske delstat Bahia viste, at antallet af vilde myg var faldet med 90 procent. Nu er Brasilien ved at frigive millioner af genetisk modificerede insekter for at bekæmpe Zika, dengue, gul feber og chikungunya.
Så muligheden for at påvirke naturlige økosystemer ved genteknologi er blevet bevist. Er det imidlertid muligt at modificere humane genomer direkte for at slippe af med arvelige sygdomme? Eller gøre folk immun mod Plasmodium malaria?
I februar 2017 offentliggjorde US National Academies of Sciences and Medicine en rapport, hvor eksperter gjorde det muligt for mennesker at ændre DNA'et for at bekæmpe mutationer, der forårsager alvorlige forstyrrelser i kroppen. Faktisk betyder dette at korrigere defekte gener i humane embryoner. Dette vil hjælpe dig med at tackle sygdomme som Huntingtons chorea eller dødelig familiær søvnløshed. Imidlertid vil brugen af gendriveteknologier være begrænset til populationer af vilde dyr, da deres anvendelse i mennesker ikke kun er tvivlsom set fra et etisk synspunkt, men også upraktisk: genet spreder sig for langsomt.
Alexander Enikeev