Как редактор генома позволяет бороться с воздействием яда?

Как сообщает редакция журнала Nature, при помощи CRISPR/Cas9 ученые воспроизвели в геноме мушки дрозофилы мутации, которые дают иммунитет к яду уабаину. Уабаин — токсин, содержащийся в листьях и стеблях растения Asclepias curassavica (другое название — ваточник), ядовитого для большинства насекомых и даже для человека. Растительные клетки ваточника содержат ряд веществ, которые, если не вдаваться в физиологические подробности, приводят к перевозбуждению кардиомиоцитов, фибрилляции желудочков, и, как следствие, смерти от остановки сердца.

Однако ряд насекомых (например, некоторые виды бабочек) научились защищать свою жизнь благодаря тому, что живут на ветках и листьях подобных растений. Как вы понимаете, у таких насекомых есть иммунитет к сильнейшему яду и ученые решили попробовать «перенести» это свойство от одного насекомого другому.

Объединенная группа ученых из Франции, Германии и США попробовала «воспроизвести ход эволюции» с помощью редактора генома CRISPR/Cas9. За основу взяли бабочек-монархов, которые как раз и имеют иммунитет к сильному яду ваточника. Известно, что в ходе развития, представители этого вида бабочек на определенном этапе получили невосприимчивость к яду. Ответственные за эти процессы гены были тщательно изучены, а затем настало время эксперимента.

В качестве объекта исследования ученые выбрали дрозофилу и при помощи редактора генома создали генетически отредактированных мушек с разными вариантами мутаций, ответственных за наличие иммунитета к яду. Количество мутаций варьировалось от одной до 5–6 в зависимости от того, какие ферменты требовалось или не требовалось вырабатывать. Все полученные виды мушек проверили на выживаемость в среде с высокой концентрацией яда уабаина.

Выживаемость личинок (слева) и взрослых дрозофил (справа)

В итоге ученые выяснили, что трех обособленных мутаций в системе ферментов достаточно для того, чтобы вид получил устойчивость к яду. Ученые отмечают, что их эксперимент поможет в разработке новых методик по борьбе с ядами и токсинами, а также в создании препаратов, которые смогут действовать на генном уровне. Однако уникальность работы не только в этом. То, что удалось команде экспертов из трех стран — это уникальный во многом эксперимент, который помог не просто «добавить» живому организму новое свойство, но и позволил воспроизвести многоступенчатый процесс адаптации по примеру того, как это происходило в процессе эволюции.