Генетическая модификация комаров блокирует передачу малярии без вреда для насекомых

Комары, переносящие малярийных паразитов, содержат аминокислоту FREP1 под названием L224 (красные точки внутри комаров, обозначены буквой «L»). Новая система использует аллельный генный драйв (ножницы), чтобы преобразовать популяцию комаров в носителей малярийно-подавляющего аллеля Q224 (выделен зелёным и обозначен буквой «Q»). Автор: Одри Ён, лаборатория Бира, Калифорнийский университет в Сан-Диего

Комары ежегодно убивают больше людей, чем любое другое животное. В 2023 году эти кровососущие насекомые заразили малярией 263 миллиона человек, что привело почти к 600 000 смертей, 80% из которых — дети.

Последние попытки остановить передачу малярии столкнулись с трудностями: комары выработали устойчивость к инсектицидам, а паразиты внутри них стали резистентными к лекарствам. Эти проблемы усугубились пандемией COVID-19, которая нарушила антималярийные программы.

Теперь учёные из Калифорнийского университета в Сан-Диего, Университета Джонса Хопкинса, Калифорнийского университета в Беркли и Университета Сан-Паулу разработали новый метод генетической блокировки передачи малярии комарами. Их исследование опубликовано в журнале Nature.

Биологи Чжицянь Ли и Итан Бир из Калифорнийского университета в Сан-Диего, а также Юэмэй Донг и Джордж Димопулос из Университета Джонса Хопкинса создали систему редактирования генов на основе CRISPR. Она изменяет одну молекулу в комарах — крошечную, но эффективную модификацию, которая останавливает процесс передачи малярийных паразитов. Генетически модифицированные комары по-прежнему могут кусать заражённых малярией и получать паразитов из их крови, но больше не способны передавать их другим людям.

Новая система предназначена для распространения гена устойчивости к малярии до тех пор, пока целые популяции комаров не перестанут переносить болезнетворных паразитов.

«Замена одной аминокислоты в комарах на естественный вариант, который предотвращает заражение малярийными паразитами — и распространение этого полезного признака по всей популяции — это настоящий прорыв», — сказал Бир, профессор кафедры клеточной и эволюционной биологии Калифорнийского университета в Сан-Диего. «Трудно поверить, что такое крошечное изменение даёт такой мощный эффект».

Система использует CRISPR-Cas9 («ножницы») и направляющую РНК, чтобы сделать точный разрез в геноме комара, заменяя аминокислоту L224, способствующую передаче малярии, на её безопасный вариант Q224.

Метод нацелен на ген, производящий белок FREP1, который помогает комарам развиваться и питаться кровью. Паразиты используют L224, чтобы добраться до слюнных желёз насекомого, откуда могут заразить человека или животного.

Генетически модифицированные личинки комаров экспрессируют флуоресцентные маркеры гена FREP1 — RFP (розовый), GFP (синий) или оба (жёлтый) — указывая на способность блокировать или передавать малярийных паразитов. Автор: Чжицянь Ли, лаборатория Бира, Калифорнийский университет в Сан-Диего

Димопулос и его команда протестировали штаммы комаров Anopheles stephensi — основного переносчика малярии в Азии. Они обнаружили, что замена L224 на Q224 эффективно блокирует два разных типа малярийных паразитов, не давая им достичь слюнных желёз.

«Красота этого подхода в использовании естественного генетического варианта комаров, — сказал Димопулос. — Одним точным изменением мы превратили его в мощный щит, блокирующий несколько видов малярийных паразитов, вероятно, и у других видов комаров. Это открывает путь к адаптивным стратегиям борьбы с болезнью».

Дополнительные тесты показали, что генетическая модификация не повлияла на рост и размножение комаров. Насекомые с вариантом Q224 демонстрировали такую же жизнеспособность, как и с исходным L224.

Исследователи также разработали метод наследования аллеля Q224 потомством комаров, что позволит распространить его в популяциях и остановить передачу малярии. Эта «аллельная система» аналогична недавно созданной в лаборатории Бира технологии, обращающей устойчивость сельскохозяйственных вредителей к инсектицидам.

Хотя эффективность замены L224 на Q224 доказана, точный механизм её работы пока не до конца изучен. Учёные продолжают исследовать, как Q224 блокирует путь паразитов.

«Этот прорыв — результат слаженной работы и инноваций между институтами, — сказал Димопулос. — Мы использовали природные генетические инструменты, чтобы превратить комаров в союзников против малярии».

Дополнительная информация: Итан Бир и др., Driving a protective allele of the mosquito FREP1 gene to combat malaria, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09283-6