5 сентября в ведущем научном журнале мира был опубликован патент «Anti-CRISPR Anopheles mosquitoes inhibit gene drive spread under challenging behavioural conditions in large cages» («Комары Anopheles, анти-CRISPR, подавляют распространение генетического драйва в сложных поведенческих условиях в больших клетках»), разработанный исследователями из Имперского колледжа Лондона (Великобритания) и итальянской биотехнологической компанией, финансируемый DARPA. Этот патент описывает так называемые анти-CRISPR технологии, предназначенные для контроля над генетическими драйвами CRISPR, которые используются для изменения популяций насекомых, таких как малярийные комары.
Возможность изменять фрагменты ДНК всегда была святым Граалем биотехнологии, в том числе и военной. Технология CRISPR позволяет делать это с невиданной ранее скоростью и эффективностью. Не зря открытие этого метода в 2020 году удостоилось Нобелевской премии по химии.
Аббревиатура CRISPR появилась в конце 80-х в ходе исследований солончаков рядом с испанским городом Аликанте. Аспирант Франсиско Мохика изучал архебактерии, живущие в соленой воде, и наткнулся на странные палиндромные последовательности в их геноме.
Фрагменты длиной около 30 нуклеотидов повторялись много раз и отделялись друг от друга уникальными участками ДНК примерно такой же длины.
Структурам сначала дали название SRSR (Short Regularly Spaced Repeats), а потом переименовали в CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats).
Продолжив работу в том же направлении, Мохика нашел похожие повторы у многих других бактерий. И эта закономерность привлекла внимание.
Фрагменты CRISPR встречаются в ДНК бактериофагов – вирусов, которые инфицируют бактерии и убивают их. Получается, что бактерии хранят внутри себя фрагменты ДНК своих злейших врагов.
Вскоре стало ясно, что CRISPR – это иммунная память бактерий, сохраняющих информацию о вирусах, которыми болели, но не погибли.
Бактериальная клетка, которая перенесла инфекцию бактериофагом и не умерла, нарезает его геном на мелкую «вермишель», встраивает в CRISPR-массивы и передает эту информацию своим потомкам, которые становятся устойчивыми к бактериофагу.
CRISPR-массивы — это действительно иммунная система бактерий. Кусочки ДНК бактериофагов сохраняются в ДНК бактерий в виде CRISPR-массивов. Затем они превращаются в РНК. В этом же куске генома у бактерий кодируется так называемая тракр-РНК (tracrRNA). Вместе они формируют guideRNA, или наводящую РНК, которая затем объединяется с белком Cas9.
Cas9 – это нуклеаза, фермент, который умеет резать ДНК. При помощи guideRNA этот фермент наводится на сегмент в ДНК бактериофага, садится на него и разрезает, как ножницами, чем нарушает размножение вируса.
В 2012 году Эммануэль Шарпантье (Франция) и Дженнифер Даудна (США) опубликовали в журнале Science свою статью, в которой предложили методику редактирования генома с помощью технологии CRISPR. За эту работу в 2020 году они получили Нобелевскую премию по химии.
Нарезка – это основной этап редактирования ДНК. А CRISPR – генетические ножницы или генетический мотор (Gene drive).
Технологии редактирования генома существовали и ранее. Но они требовали тяжелой работы в течение месяцев. Стоил каждый новый отредактированный геном несколько тысяч евро. А CRISPR-реагенты стоят 10-20 евро – в сотни раз меньше. Стало возможным проводить эксперименты по редактированию ДНК гораздо быстрее и в огромных масштабах.
Отметим, что CRISPR позволяет вносить мутации, не оставляя следов, поскольку внедряемые РНК и белок в клетке деградируют. От них ничего не остается, сохраняется только сама мутация.
За опубликованным недавно патентом анти-CRISP скрывается более глубокий смысл, о котором DARPA умалчивает. Анти-CRISPR может стать ключевым инструментом для управления биологическими и генетическими экспериментами в глобальном масштабе. Генетические моторы CRISP способны быстро распространяться и менять целые экосистемы. Если такие технологии попадут в руки военных, они могут быть использованы для целенаправленных атак на сельскохозяйственные или природные системы, что приведет к катастрофическим последствиям.
В 2018 году британская газета The Independent опубликовала статью Стива Коннора Gene drive: Scientists sound alarm over supercharged GM organisms which could spread in the wild and cause environmental disasters («Генетический мотор: ученые опасаются, что генетически модифицированные организмы попадут в дикую природу и вызовут экологические катастрофы»).
Автор статьи пишет, что развитие технологии «генетического мотора» ведет к революции в медицине и сельском хозяйстве, потому что это может в теории «остановить распространение комарами заболеваний, таких как малярия и желтая лихорадка, а также устранить вредителями и инвазивных видов, таких как крысы и тростниковые жабы».
«Однако учёные, находящиеся на переднем крае разработки, считают, что в неправильных руках технология gene drive представляет серьезную угрозу окружающей среде и здоровью человека, если случайно или преднамеренно выпустить ее из лаборатории без адекватных мер безопасности. Некоторые считают, что ее можно даже использовать в качестве террористического биологического оружия, направленного против людей или скота, поскольку генные драйвы, которые позволяют генам gene drive быстро распространяться как вирусная инфекция в популяции, в конечном итоге будут легко и дёшево генерироваться», – отметил британский учёный.
Метод целенаправленного редактирования ДНК под названием CRISPR/Cas9 даёт возможность легко вносить желаемые изменения в ДНК любого организма, что позволяет в результате цепной реакции заменить нормальную ДНК на изменённую во всей популяции за пару поколений. Для организмов вроде насекомых и особенно бактерий это равноценно мгновенной замене популяции натурального организма на популяцию изменённого. Метод малозатратен и сверхэффективен. Он делает реальными самые бредовые идеи фантастов типа «человек-паук».
Разработанная по заказу DARPA технология «анти-CRISPR» может стать стратегическим решением для предотвращения этих угроз. Создавая биологическое оружие, технологию «генетического мотора», в Пентагоне решили подстраховаться и создать защиту от него.
Клепая биологический «меч и щит», DARPA стремится установить глобальный контроль над генной инженерией, создавая механизмы для купирования любых изменений, внесённых с помощью CRISPR. Это может дать США защиту от потенциальных биологических угроз, а также возможность влиять на то, как другие страны применяют эти технологии. Анти-CRISPR может использоваться не только для предотвращения случайных ошибок, но и для нейтрализации враждебных действий, если «генетические моторы» будут применяться в качестве биологического оружия. А то, что в Пентагоне такое оружие создают, уже сомнения не вызывает.
