Наука и Техника

Наука И Техника
1 июня 2015

Инженеры создали новый тип выключателя "Kill Switch" для генетически модифицированных организмов

Генетически модифицированные существа, сбегающие из стен какой-нибудь лаборатории, или специально выведенные бактерии, просачивающиеся через почву в окружающий мир в результате утечки, являются достаточно распространенным сценарием для множества научно-фантастических произведений. Но в скором времени, по мере развития генетических технологий, такие сценарии могут стать реальной угрозой для людей и для всего живого на земном шаре. Именно поэтому инженеры-генетики изобретают биологические "выключатели", закодированные в генах спусковые механизмы запрограммированного самоубийства для генетически модифицированных организмов (ГМО), которые должны срабатывать при возникновении различных непредвиденных ситуаций.

Когда мы слышим термин "ГМО", первое, что приходит в голову - это сельскохозяйственные растения, которые приспособлены для произрастания в неподходящих для них условиях или получившие модификации для повышения их урожайности. Однако, уже существует несколько примеров использования генетически модифицированных организмов, к примеру, комаров, которые были использованы для борьбы с малярией и лихорадкой Денге, и множества бактерий различного вида, утечка которых в природу может иметь неприятные последствия.

Выключатель "Kill Switch" - это, в основном, смертельная для организма часть генетического кода, которая активируется при совпадении нескольких необходимых условий, таких, как температура, влажность, освещенность и т.п. Наиболее распространенная стратегия активации выключателей - зависимость модифицированных организмов от некоего химического соединения, которое в лаборатории подается им вместе с питательными веществами. Как только такие организмы покидают пределы лаборатории, это вещество перестает поступать в их клетки, активируются соответствующие выключатели и модифицированные организмы погибают, не успев размножиться или мутировать.

Такой метод был использован при создании модифицированных комаров Aedes aegypti, которые предназначались для борьбы с малярией. Компания Oxitec, которая занималась этими комарами, "подсадила" их на тетрациклин, который известен как распространенный антибиотик. Но в случае с комарами этот препарат играл совсем иную роль.

К сожалению, такой метод не будет работать по отношению ко всем видам модифицированных организмов, бактерии некоторого вида являются достаточно живучими для того, чтобы успеть передать часть своего измененного генетического материала другим нормальным бактериям, живущим в окружающей среде.

На прошедшей неделе ученые объявили о создании выключателя "Kill Switch" нового типа, который способен не только убить модифицированный организм, но и стереть его измененные гены. В этом выключателе использованы элементы технологии CRISPR, новой технологии молекулярной биологии, которая позволяет достаточно точно манипулировать с генокодом и ДНК. В этой технологии используются специальные ферменты и белки, которые позволяют с высокой точностью разрезать целевую молекулу ДНК.

Проводя свои исследования, ученые спроектировали бактерий E. coli, гены которых содержали элементы технологии CRISPR. Эти участки генетического кода активировались в присутствии сахара - арабинозы. Как только молекулы такого сахара попадали внутрь клетки бактерии, механизм CRISPR активировался, уничтожая ДНК клетки, что неминуемо вело к ее гибели. Систему CRISPR можно настроить таким образом, что модифицированные организмы, попав под воздействие некоторых факторов обычной окружающей среды, быстро погибнут, а критические участки их синтетической ДНК будут попросту стерты. Это позволит не только не допустить модифицированные организмы в окружающий мир, но и держать в секрете их генетический код, который является интеллектуальной собственностью разработавших их компаний.

Несмотря на достигнутые успехи, технологии создания генетических выключателей еще далеки от совершенства, каждая из них еще не в состоянии обеспечивать гарантированной защиты окружающего мира от "сбежавших" из лабораторий организмов. А с учетом того, что сложность генетически модифицированных организмов увеличивается буквально с каждым днем, людям вскоре потребуются более сложные способы защиты от этих организмов.