Развивая полученную технологию, можно добиться целенаправленных генетических изменений уже в больших природных популяциях переносчиков малярийного плазмодия, подавив таким образом и распространение инфекции, так что важность этого лабораторного достижения трудно переоценить.
Результаты опытов, поставленных в лабораториях Имперского колледжа Лондона и Университета штата Вашингтон в Сиэтле, опубликованы в последнем номере журнала Nature
За новостями о свином гриппе и очередных туманных перспективах в разработке вакцины против СПИДа человечество, во всяком случае та его часть, что не проживает в тропиках, как-то ненароком подзабыло, что
самым распространенным из всех смертельно опасных инфекционных заболеваний продолжает оставаться малярия.
В районах распространения этой неприятнейшей инфекции проживает 40% населения Земли. Ежегодно малярией заболевает более 300 млн человек (по другим оценкам — около 500 млн) и умирает от 800 тыс. до 1,5 млн человек. В Африке примерно каждые 45 секунд от малярии умирает один ребенок. За последние 10 лет по числу смертельных случаев в год малярия передвинулась с третьего места на первое, обогнав пневмонию и туберкулез, и вполне может расцениваться как глобальная угроза человечеству, потому что эффективных средств лечения малярии до сих пор нет.
В южной Европе (и отчасти в США, где, однако, продолжают отмечать до тысячи и более случаев эндогенного заражения малярией) малярийные очаги были окончательно подавлены еще в прошлом веке посредством осушения болот и улучшения санитарной обстановки. Однако в тропических странах по целому ряду причин такой способ не работает, и единственным методом борьбы с инфекцией остается инсектицидная обработка эндемичных районов (вплоть до санкционированного ВОЗ применения ДДТ), а лечения — прием препаратов на основе старого доброго хинина, который применяется в терапии малярии аж с XVII века.
Однако десять лет назад биологи предложили весьма нетривиальный способ борьбы с малярийной напастью посредством внедрения в природную популяцию переносчиков малярийного плазмодия — москитов рода Anopheles — трансгенных москитов, уже не способных переносить эту инфекцию.
Первые генно-модифицированные особи таких москитов были получены в лабораториях лондонского Имперского колледжа давно — еще на рубеже нулевых. Их изучение показало, что полученные модификации действительно могут быть использованы для продуцирования популяций Anopheles, уже не способных транспортировать вызывающих малярию простейших.
Дело, кажется, было за малым: вырастить побольше «добрых» москитов, отвезти их в самые дремучие малярийные болота, выпустить на свободу, дождаться, когда чиновники ВОЗ рапортуют о снижении заболеваемости малярией, и получить Нобелевскую премию.
К сожалению, дальше разведения трансгенных анофелесов следующие десять лет процесс не двигался: москиты-мутанты, подмешанные к лабораторной популяции своих сородичей, в ДНК которых был встроен тестовый флюоресцентный ген (популярный маркер у генных инженеров), никак не могли получить репродуктивного преимущества над «зелеными», и за несколько поколений нужная модификация терялась.
Смысл же недавнего прорыва, о котором экспериментаторы доложили в Nature, заключается в том, что репродуктивное преимущество «нужных» Anopheles над «ненужными» наконец получено.
Достигнуть желаемого результата получилось с помощью особого сегмента ДНК, отвечающего за производство возвратного энзима эндонуклеазы — фермента, часто встречающегося в природе, например в грибах. Этот сегмент, искусственно встроенный в ДНК Anopheles gambiae, не только продуцирует упомянутый фермент, умеющий деактивировать тестовый флюоресцентный ген, но и копирует себя в участок деактивированного гена.
Многочисленные эксперименты показали, что уже через 12 поколений половина тестовой популяции «зеленых» Anopheles теряют флуоресцентный ген-маркер.
Следующим шагом, таким образом, должна стать замена лабораторного тестового гена на другую, более важную мишень — участки ДНК, отвечающие или за репродуктивную функцию у Anopheles gambiae, или за специфичные функции, делающие именно этих москитов удобной каретой для коварного малярийного плазмодия. Авторы статьи специально подчеркивают, что ген возвратной эндонуклеазы передается половым путем исключительно у представителей Anopheles gambiae, что исключает перенос генно-модифицированной информации в популяции других разновидностей москитов.
Такое ограничение должно снизить биологические риски при использовании метода «засланного казачка» в полевых условиях.
Те, кто изредка послеживает за десятилетней эпопеей антималярийного москита, могут вспомнить о похожих экспериментах трехлетней давности, поставленных в лабораториях Университета Джонса Хопкинса, и справедливо вопросить, что нового открыли в своих опытах авторы материала в Nature.
Напомним, что три года назад было достигнуто 70-процентное репродуктивное преимущество трансгенных москитов, умеющих вырабатывать смертельный для малярийных паразитов пептид SM1. Однако принципиальная разница между теми результатами и нынешними состоит в том, что те москиты-мутанты были, во-первых, заражены неопасными для человека мышиными плазмодиями и, во-вторых, принадлежали к роду Anopheles stephensi — распространителя малярии в странах Азии. Главной же мишенью ВОЗ является африканская группа Anopheles gambiae, как самый эффективный и опасный переносчик малярии: именно на африканских анофелесов приходится 90% всех случаев заболеваний малярией в мире.
И, наконец, главное: при замене малярийных мышей на здоровых репродуктивное преимущество мутантов куда-то исчезало и нужный ген бесследно растворялся в популяции.
Сейчас эти ограничения сняты: целенаправленное репродуктивное преимущество над сородичами получил именно гамбийский анофелес-мутант, и это преимущество не зависит от наличия в его организме паразитических простейших. Таким образом, закодировав нужным способом «засланных казачков», можно добиться либо эффективного подавления популяции, либо вытеснения малярийно опасных москитов безвредными. Осталось найти и обкатать нужные генетические коды — тоже большая работа, однако половину пути до момента, когда трансгенный мутант вытеснит малярийного москита, уже, можно считать, пройдена.
Сами авторы оценивают время, необходимое для отработки этой технологии, в 5—6 лет.