Трещина в мироздании - Дженнифер Даудна

Это не первый случай, когда ученые обращаются к генной инженерии для снижения численности насекомых. Обычная практика, использующаяся уже несколько десятилетий, – выпуск в природу стерилизованных самцов; с помощью этой технологии фактически был уничтожен ряд вредителей сельского хозяйства в Северной и Центральной Америке[185]. Другой подход, который разрабатывает британская компания Oxitec, – вставка летального гена в геном комара; полевые испытания этого метода уже прошли в Малайзии, Бразилии и Панаме[186]. Впрочем, в эти подходы изначально встроены самоограничения; генетические изменения быстро уничтожаются естественным отбором, и единственный способ действительно уменьшить численность комаров – периодически выпускать в природу большие партии модифицированных насекомых.

Использование CRISPR для создания генного драйва у комаров

В отличие от описанных выше, генные драйвы с CRISPR способны к самоподдержанию; поскольку характер наследования, по всей видимости, оказывается сильнее естественного отбора, модифицированные насекомые распространяются и передают свои дефектные признаки без ограничений. Эта устойчивость и делает генные драйвы такими мощными – и потенциально опасными – инструментами. Подсчеты показывают, что, если бы одна дрозофила из лаборатории в Сан-Диего в ходе первых экспериментов с генным драйвом оказалась на воле, она “раздала” бы кодирующие CRISPR гены (вместе с желтым цветом тела) 20–50 % всех плодовых мушек в мире[187].

Ученые, занимающиеся генными драйвами с использованием CRISPR, должны тщательно взвешивать риски перед каждым новым экспериментом; им необходимо разработать методические указания, обеспечивающие безопасность будущих исследований[188]. Возможно, наиболее очевидная гарантия того, что генный драйв случайно не вырвется в природу, – это жесткое ограничение: физические барьеры, отделяющие организмы от окружающей среды, и экологические барьеры между естественным ареалом конкретного организма и географическим положением лаборатории. На недавней конференции, где Итан Бир представлял результаты своих исследований, он показывал слушателям фотографии систем и процедур безопасности, призванных предотвратить случайный “побег” подопытных насекомых. Но ученые также предложили набор процедур для инактивации вышедших из-под контроля генных драйвов и на случай, если все принятые меры предосторожности окажутся неэффективными. Одна из таких процедур называется обратный драйв (reversal drive)[189] и представляет собой, по сути дела, антидот, перезаписывающий информацию поверх изменений в геноме, сделанных первым драйвом.

Даже при самом тщательном планировании экспериментов и соблюдении мер предосторожности при их выполнении мы не можем предусмотреть все опасности для окружающей среды, потенциально исходящие от генного драйва, и не в состоянии свести к нулю вероятность того, что генный драйв выйдет из-под контроля и нарушит тонкий баланс какой-либо экосистемы. Эти риски были отражены в недавнем совместном докладе Национальной академии наук, Национальной инженерной академии и Национальной академии медицины США[190], в котором были одобрены лабораторные (и некоторые полевые) исследования, проводящиеся в настоящее время, но было рекомендовано не выпускать генные драйвы в окружающую среду.

Также невозможно гарантировать, что этот невероятно мощный инструмент не окажется в руках людей, которые не остановятся перед тем, чтобы использовать генные драйвы кому-то во вред, – которых скорее даже привлекает мысль применять драйвы именно с этой целью. The ETC Group, международная инициативная организация, выступающая за развитие законодательного регулирования в области экологии и биологии, опасается, что генные драйвы (группа именует их “генными бомбами”) могут быть использованы в военных целях – например, для изменения микробиома человека или вывода из строя основных источников пищи[191].

Но как бы ни пугали нас генные драйвы, вряд ли мы сможем без конца оправдать их вечное заточение в стенах лабораторий. По словам Остина Берта,

Генные драйвы обещают нам гораздо более прицельный подход к глобальным проблемам сельского хозяйства, сохранения видов и здоровья человека, чем ранее существовавшие технологии. Вот лишь несколько предложенных применений генного драйва: обращение генетических причин (reversal drive) устойчивости к гербицидам и пестицидам, развившихся у вредителей сельского хозяйства; сохранение биоразнообразия путем контроля численности или даже полного уничтожения (в отдельных регионах) популяций инвазивных видов, таких как сазан, жаба-ага или домовая мышь; уничтожение инфекционных заболеваний – таких как болезнь Лайма (вызываемая бактерией, которая переносится клещами)[193] и шистосомоз (вызываемый паразитическими плоскими червями, которые переносится водными брюхоногими моллюсками). Но пока чаще всего говорят о генном драйве применительно к комарам.

Комары – виновники большего числа человеческих страданий, чем любое другое существо на Земле. Комары переносят малярию, лихорадку Денге, лихорадку Западного Нила, лихорадку Чикунгунья, лихорадку Зика и многие другие заболевания, которые все вместе уносят более миллиона жизней в год[194]. Генные драйвы с использованием CRISPR, вероятно, будут лучшим оружием против этой вездесущей угрозы – независимо от того, лишим ли мы комаров способности переносить конкретные патогены или полностью уничтожим этих насекомых. Стратегии борьбы с комарами с использованием генов, подобные CRISPR, могут оказаться более безопасными, чем ядовитые пестициды, и они позволяют решать биологические проблемы с помощью самой биологии.