Ученые Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали новое генетическое оружие, которое помогает преодолеть устойчивость насекомых-вредителей к инсектицидам. Исследование, проведенное совместно с коллегами из Университета Сан-Паулу и Института инновационной геномики, опубликовано в журнале Nature Communications.
Исследователи создали систему под названием e-Drive, которая основана на генном редактировании с использованием CRISPR-технологий. Эта система позволяет удалять гены, отвечающие за устойчивость к инсектицидам, и заменять их на восприимчивые версии, что позволяет снизить использование химических препаратов и сохранить экологически важные виды насекомых.
В ходе работы ученые разработали специальную генетическую «кассету», состоящую из элементов ДНК, которая вставляется в геном насекомых. Эта кассета распространяется в популяции с помощью редактирования генов CRISPR, заменяя устойчивый к инсектицидам ген на его природный вариант. Уникальность метода заключается в том, что кассета e-Drive запрограммирована на самоустранение после достижения своей цели, что позволяет избежать длительных изменений в популяции.
Лабораторные эксперименты показали, что система эффективно заменяет устойчивые формы генов на восприимчивые уже через восемь-десять поколений. На это у плодовых мушек ушло около шести месяцев. Важно отметить, что все потомство насекомых, участвующих в эксперименте, было успешно преобразовано.
Исследователи также внедрили механизм контроля распространения e-Drive, ограничивая приспособленность насекомых с генетической кассетой. Для этого кассета была вставлена в X-хромосому, что уменьшило успешность размножения самцов, а это, в свою очередь, способствовало снижению численности носителей системы в популяции. Таким образом, система исчезает из популяции по мере выполнения своей функции.
Ученые подчеркивают, что такая временная природа e-Drive позволяет внедрять систему по мере необходимости. В будущем они планируют использовать аналогичную технологию для борьбы с комарами, чтобы предотвратить распространение малярии и других заболеваний.