По мотивам статьи Nature 593, 175-176 (2021)
© Куликов Алексей Михайлович, зав. лабораторией эволюционной генетики развития. д.б.н., зам. директора ИБР по научной работе.
Область научных интересов: механизмы эволюции на ранних этапах дивергенции видов.

Весна 2021 года ознаменована началом испытаний во Флориде биотехнологического метода подавления популяций комаров Aedes aegypti, разработанного британской фирмой Oxitec. Суть метода проста – обеспечить выпуск в природные условия в районе обитания целевого вида большое количество конкурентоспособных самцов, потомство которых будет нежизнеспособным. Такие самцы должны нести либо инактивированную сперму, либо генетические конструкции в составе ядерного генома, содержащие специфические для насекомых белковые токсины, экспрессирующиеся исключительно у самок.

Идея использовать самцов, производящих нежизнеспособное потомство, не нова. А.С. Серебровский предложил использовать транслокационный метод борьбы с вредителями в 1940 г. Контроль численности популяций вредителей обеспечивался гибелью большей части потомства от скрещивания особей с транслокациями и особей дикого типа. В упрощенном виде эта идея независимо была реализована в США Бушлендом и Нипленгом и получила название SIT – sterile insect technique, или метод стерильных насекомых. Стерилизация производилась с помощью ионизирующего излучения, и выпуск в природу стерильных особей приводил к снижению и даже локальному вымиранию некоторых видов-вредителей сельского хозяйства. Среди полностью уничтоженных на локальных территориях были такие виды, как мясная муха (Cochliomyia hominivorax), 6 видов из рода Цеце (Glossina), Средиземноморская плодовая муха (Ceratitis capitata), дынная (Bactrocera cucurbitae) и луковая (Delia antiqua) мухи, некоторые моли. Тем не менее, за десятилетия применения стали очевидны недостатки этого метода. Виды, самки которых неоднократно спариваются для пополнения или замены запасов спермы, обладают слабой чувствительностью к технике SIT, облучение часто приводит к снижению конкурентоспособности самцов, отклонение от параметров облучения, специфичных для каждого вида, напротив, может оставить самцов фертильными. Разделение по половому признаку для выпуска самцов может быть очень затратным, а последствия успешного применения методики оказываются утраченными в результате миграции вредителей из уцелевших популяций.

Новый этап использования биотехнологий для борьбы с вредителями и переносчиками заболеваний связан с развитием генной инженерии. Уже в 90-е годы 20-го века популярность приобрели работы по подбору генетических конструкций, способных легко интегрироваться в геном насекомых, избирательно экспрессироваться у разных полов и содержащих разнообразные целевые гены, в том числе и белковые токсины, специфические для насекомых. Методика получения трансгенных насекомых была отработана на дрозофиле еще в начале 80-х, и в 1995 г. была получена линия трансгенных средиземноморских плодовых мух, еще через три года – комаров Aedes aegypti, в 1999 г. – малого хрущака, в 2000 – хлопковой моли, и в 2003 г. – капустной моли. Технология получила название RIDL (Release of Insects carrying Dominant Lethals) и полевые испытания полученных линий начались через 10-15 лет. Длительный период ожидания этих испытаний объясняется необходимостью согласования процедуры испытания с различными государственными структурами и агентствами стран, в которых проводилась проверка эффективности Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA). Так, запрос на проведение испытаний с трансгенными комарами на территории США рассматривался в министерстве сельского хозяйства, агентстве по охране природы и в Управлении по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA). При проведении испытаний учитывалось множество факторов – численность локальной популяции вредителя или переносчика, соотношение природных и трансгенных особей на территории испытания, выживаемость трансгенных насекомых в природе, численность популяции на протяжении нескольких последующих поколений, частоту маркера конструкции в этих поколениях. Практически во всех случаях были подтверждены эффективность предложенного метода, значительное сокращение численности вида-вредителя, отсутствие вредных воздействий на экосистему и на человека,

Казалось бы, ничего не препятствует широкому распространению технологии. И в 2016 г. FDA дает разрешение фирме Oxitec начать испытания метода для борьбы с комарами Aedes aegypti в штате Флорида. Этот вид является основным переносчиком таких заболеваний, как лихорадки денге, чикунгуньи, жёлтой лихорадки, вируса Зика, некоторых других тропических заболеваний. Начало испытаний зависело от подтверждения Правления по Борьбе с Комарами Округа Флорида-Кей (FKMCD). Удивительно, но с 2016 г., несмотря на рост случаев заболеваний, и несмотря на известные факты успешно проведенных испытаний в Бразилии, Панаме, Каймановых островах и Малайзии, начинается компания против испытаний со стороны жителей немуниципального поселения Кэй-Хэвен. Мнения разделяются, и FDA передает решение проблемы Агентству по охране окружающей среды США (EPA). Одним из основных аргументов со стороны противников испытаний звучит опасение, что уничтожение данного вида комаров приведет к экологической катастрофе. Мало того, что в данном регионе вид Aedes aegypti занимает только 15% от общей численности комаров, и его вытеснение будет мгновенно замещено другими видами, можно точно сказать, по опыту использования этой технологии в других странах, что заметного влияния на экологию регионов проведения испытаний не было отмечено ни разу. Только в 2020 г. EPA дает разрешение на проведение испытаний, подтвержденное к концу лета FKMCD. Интересно, что в Калифорнии проблему борьбы с комарами Aedes aegypti удалось решить всего через четыре года после появления их как городских комаров в городе Фресно. Американская компания Verily (ранее Google Life Sciences) разработала технологию заражения линии комаров бактериальным симбионтом Wolbachia, что приводит к гибели потомства между самцами, несущими эту бактерию, и самками, свободными от нее. С 2017 г. в городскую популяцию комаров ежегодно выпускается по 1 млн. самцов, зараженных вольбахией. Используя аналогичную методику заражения линий тремя штаммами вольбахии, китайские биотехнологи за два года добились полной элиминации вида Aedes albopictus на двух островах недалеко от Гуанчжоу.

В чем причина таких различий в скорости внедрения технологий, в образованности или социальных ценностях и нормах жителей территорий, где применяются новые технологии, в юрисдикции компаний, в терминах «генетически-модифицированные» и «зараженные симбионтом» - остается загадкой.



НАЗАД К СПИСКУ...