Изкуствени гени позволяват да редактираме живота

Приносители на изкуствени гени манипулират генома на организмите

Представете си свят, в който комарите вече не разнасят паразита на смъртоносната малария. Свят, в който инвазивните видове като тръстиковата крастава жаби са унищожени в Австралия. Свят, в който придобилите резистентност хранително-химични бактерии биват върнати в оригиналното си нерезистентно състояние.

Сега учените са ентусиазирани около тези перспективи, свързани с напредъка в така наречената „Геннозадвижваща технология“.

Въпреки че концепцията за движението на гените съществува от 1960 г, нова разработка, свързана с технологиите за манипулация на гените, както и свързаните с нея изследвания на мухи и комари, дава път на въображението.

В момента Австралийската академия на науките провежда обществени консултации в областта на пренасянето на изкуствени гени. Време е обществото, регулационните органи и самите правителства също да започнат да мислят за приложението и опасностите от технологията.

Трябва да поговорим

Революционната технология за редактиране на гена, известна като CRISPR/Cas9, може да се използва за множество цели.

Наскоро тази технология бе съобщена по новините във връзка с това, че тя се използва за редактиране на генома на живо същество, с цел надвиване на рака.

Саморазпространяващите се генетични елементи могат да бъдат проектирани да се насочват към определени гени на популацията. Целта на тези елементи би могла да бъде разрушаване или замяна на гените с трансгени, взети от други същества.

По своята същност носителят на гена изкривява стандартния ѝакон на Мендел за сегрегацията в наследството. Представете си типичен ген в мъжка мишка – да речем такъв, който определя цвета на козината. Според Закона на Мендел, тази мишка трябва да е наследила една версия (един алел) на ген от майка си и една версия от баща си. Произведената от тази мишка клетка на сперматозоид ще предаде само един от тези два алела, като вероятността, че това ще е бащиният му ген е равна на вероятността, че генът ще бъде майчиният му.

Ако този ген не бе типичен, а вместо това имаше версия, която увеличава шансовете за наследяването му с над 50%, то той би имал възможността да се разпространи из цялата бъдеща популация.

Технологията CRISPR/Cas9 променя всичко, защото позволява на един учен да конструира изкуствен генен приносител, който е насочен към специфичен белег на избрания организъм.

Размерът има значение

Избраният организъм трябва да се възпроизвежда по полов път, за да може да се поддаде на трансгенни манипулации. Неговата размножителна способност трябва да настъпва възможно най-рано и да е ограничена от възрастта му.

Последният критерий означава, че тези носители на гени все още не са подходящи за прилагане при хора (или слонове), защото тяхното време за размножаване е твърде дълго.

Учените разполагат с различни видове носители на синтетични гени. Някои се стремят да потискат размножаването, докато други изменят съществени белези в поколенията (като невъзможност за комарите да разнасят човешки патогени).

Примерна стратегия за потискане на гени е даден ген да се принесе в бъдещата популация, като това доведе до изобилие от един пол. Ако майките, които пренасят елемента, раждат само синове, то населението ще намалее, като приносителят на гена се увеличава с относителна честота.

Подобна стратегия е била предложена, за да се отърват островите от диви гризачи, които застрашават редки местни видове.

Генните приносители могат и да заместят повечето конвенционални стратегии за контрол над насекомите. Синтетичните гени се саморазпространяват, удвоявайки се във всяко следващо поколение.

Към какво да се насочим?

Точната конфигурация и природа на генетичния приносител ще зависи от спецификите на дадения организъм и проблема с него.

Опасностите

Рабира се, има много опасности, свързани със синтетичните гени. Например, един приносител на ген може да бъде въведен във вредител, обаче да се разпространи на родната му територия, на която това животно не е вредител.

Ще има ли търговски усложнения със страни, в които законите са различни по отношение на тази технология? И как най-добре бихме оценили екологичните последици от синтетичния ген, още преди той да е пуснат?

Съществува и етичен въпрос – дали да се елиминира цял един вид, дори той да е разнасящ зарази комар. Въпросът е много на място, имайки предвид, че хората вече са нанесли значителни вреди на биоразнообразието. Най-важният въпрос е кой ще взема подобни решения.

Автор: Charles Robin, старши лектор в училище по био науки към Университета в Мелбърн.