Nadlatuje koniec malarii

Komary wyhodowane przez Anthony'ego Jamesa z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine mają dwie cechy, które różnią je od ich dzikich kuzynów. Pierwsza to fluoroscencyjne oczy, które błyszczą w świetle podczerwonym. Druga to mutacja, która uniemożliwia rozwijanie się w ich organizmie zarodźców malarii. Taki komar nie może zarazić człowieka tą straszną chorobą.

Gen odpowiedzialny za odporność na malarię Anthony i jego koledzy wszczepili komarowi za pomocą nowej metody genetycznych modyfikacji znanej jako CRISPR. Ta sama metoda posłużyła im do wszczepienia genu świecących oczu – dzięki temu naukowcy mogą łatwo sprawdzić, w jaki sposób modyfikacje są dziedziczone. I tu dochodzimy do sedna sprawy: otóż mutacje nie są przekazywane z pokolenia na pokolenie w sposób normalny.

Prawa Mendla mówią, że mniej więcej 50 procent potomstwa powinno je odziedziczyć. Tymczasem zmiany genetyczne dziedziczy około 99 proc. komarów. Budzi to zarówno wielkie nadzieje, jak i obawy.

W kilka lat zmienimy populację

Mutacje przekazywane są z tak dużą skutecznością dzięki użyciu technologii, która nosi nazwę „gene drive", czyli napęd genowy. Polega ona na tym, że gen wyposaża się w dodatkowy zestaw biologicznych narzędzi, które pozwalają mu przeskakiwać z jednego chromosomu na drugi. Taki gen ma niemal stuprocentową szansę być przekazany następnemu pokoleniu. W przypadku organizmów, które żyją krótko i rozmnażają się często, oznacza to, że wszczepiona mutacja opanowuje populację błyskawicznie.

Gdyby wypuścić do środowiska komary odporne na malarię, ale bez napędu genowego, garstka zmodyfikowanych komarów szybko zniknęłaby w tłumie. Jeśli jednak użyjemy napędu genowego, wszystko potoczy się zupełnie inaczej. W ciągu kilku lat mutacje rozprzestrzenią się na całą populację. Znaczy to, że możemy dość szybko niemal zupełnie pokonać malarię.

Jeżeli zdamy sobie sprawę, że choroba zabija ok. 650 tys. ludzi rocznie, to trudno nie uznać takiej perspektywy za kuszącą.

Pokonamy choroby i głód?

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego przeprowadzili swoje eksperymenty na komarach gatunku Anopheles stephensi występującego naturalnie w Indiach. Wyniki ich badań opublikowało czasopismo „Proceedings of the National Academy of Sciences".

Inny zespół naukowy, z Imperial College w Londynie, kończy właśnie eksperymenty na komarach z gatunku Anopheles gambiae charakterystycznego dla Afryki Subsaharyjskiej. Brytyjczycy wprowadzili do organizmu owadów gen, który ogranicza liczbę jajek składanych przez samicę. Ma to ograniczyć populację tych komarów.

Oprócz zwalczania malarii i innych chorób pasożytniczych napędy genowe mogą pomóc walczyć z głodem. Można za ich pomocą zmienić genom szkodników i chwastów tak, by straciły swoją odporność na środki ochrony roślin. Można też kontrolować populacje gatunków inwazyjnych. Możliwości są olbrzymie.

To wszystko dzieje się zbyt szybko

Jednak sami naukowcy są nieco skonfundowani skutecznością narzędzia, które wynaleźli. Przenoszenie się jakiegoś genu z niemal stuprocentową skutecznością oznacza, że uruchamiamy proces trudny do kontrolowania. Jak podczas reakcji łańcuchowej. Co będzie, jeśli modyfikacja będzie miała skutki uboczne, o których jeszcze nie wiemy? Czy gen nie przeniesie się na inny gatunek? Jaki będzie wpływ genetycznej modyfikacji na cały ekosystem?

Latem wybitni genetycy światowi na łamach pisma „Science" wzywali do jak najszybszego ustalenia prawnych regulacji dotyczących metody CRISPR oraz wspomnianych wyżej napędów genowych. Dzisiejsze prawo, ani międzynarodowe, ani amerykańskie, ani jakiegokolwiek innego kraju, nie uwzględnia tych najnowszych zdobyczy biotechnologii i związanych z nimi zagrożeń. Są to technologie, które rozwinęły się w ciągu ostatnich trzech lat, a niemal każdy miesiąc przynosi nowy przełom i rewelację w tej dziedzinie.

Potrzebne są bezpieczniki

A przecież nie wszyscy, przeprowadzając modyfikacje genetyczne, kierują się dobrem ludzkości. Istnieją specjalizujące się w biotechnologii firmy, które zważają wyłącznie na własny zysk. I jak wiadomo, dla potężnych koncernów ryzyko wywołania katastrofy ekologicznej jest straszne tylko o tyle, o ile skutkuje kłopotami prawnymi. Dlatego pilnie potrzebne są przepisy w tym zakresie.

Wielu naukowców jest zdania, że zanim zaczniemy uwalniać do środowiska organizmy z wszczepionymi napędami genowymi, konieczne jest opracowanie czegoś w rodzaju antynapędów – sposobów na to, by w razie potrzeby móc odwrócić modyfikację. Potrzeba opracowania takich zabezpieczeń jest dziś bardzo pilna: tej tematyce poświęcony jest np. artykuł w „Nature Biotechnology" z 16 listopada. Jego autorzy, pracownicy z Instytutu Wyss w Harvardzie, pokazali, że jest możliwe odwrócenie efektów działania napędu genowego u drożdży.

Sugerują oni, że możliwe jest to także u innych gatunków organizmów. Można więc będzie w sposób aktywny, w zależności od potrzeb, regulować obecność pewnych genów u dziko występujących gatunków. Trudno sobie wyobrazić, jak wielkie możliwości wpływania na środowisko dają te metody.

Na koniec warto zaznaczyć, że stosowanie napędów genowych zupełnie nie powiodłoby się u ludzi: jesteśmy gatunkiem, którego osobniki żyją długo i rozmnażają się powoli. Napęd genowy zadziała tylko u organizmów, u których odstępy międzypokoleniowe są bardzo krótkie, właśnie takich jak owady. Oprócz tego sama metoda modyfikacji genetycznych CRISPR, choć bardzo dokładna, wciąż jest za mało precyzyjna, by modyfikować zarodki ludzkie. Osoby obawiające się modyfikacji genomu homo sapiens mogą jeszcze spać spokojnie.

Choroby