Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Агенты горизонтального генетического изменения окружающей среды (HEGAA) - это любые искусственно созданные агенты, разработанные для редактирования генома эукариотических видов, которые они заражают при намеренном распространении в окружающей среде (за пределами закрытых помещений, таких как лаборатории или больницы).

История [ править ]

Термин « агент генетического изменения » впервые появляется в рабочем плане Управления перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США ( DARPA ) на 2016 год, в котором описывается тендер на заключение контрактов на разработку генетически модифицированных вирусов растений для подхода, предусматривающего их распространение в окружающей среде. [1] Приставка « горизонтальная среда » к первому для создания аббревиатуры HEGAA впервые была использована в научной публикации 2018 года. [2] Аббревиатура HEGAA или его множественное число HEGAA впоследствии использовалось в научной [3] [4] защите [5] и в средствах массовой информации. [6] [7]

Общее использование [ править ]

Такие агенты, как патогены , симбионты или синтетические белковые комплексы [8], которые могут быть получены путем горизонтальной передачи в окружающей среде, потенциально могут быть сконструированы так, чтобы стать HEGAA. Это может быть достигнуто с использованием методов биотехнологии, чтобы предоставить им возможность изменять нуклеотиды в хромосомах инфицированных людей с помощью систем редактирования, специфичных для последовательности, таких как CRISPR , ZFN или TALEN . Ни один из известных инфекционных агентов, естественно, не обладает способностью редактировать гены эукариот таким образом, чтобы можно было гибко нацеливать их на определенные последовательности (в отличие от по существу случайных естественных процессов, таких какретровирусная интеграция ).

По определению, события редактирования генов, вызванные HEGAA, должны происходить за пределами закрытых помещений, таких как лаборатории или больницы. В то время как генетически модифицированные вирусы с редактированием CRISPR успешно использовались в качестве исследовательских инструментов в лабораториях [9] [10] или для генной терапии в клинических условиях, все события редактирования генов должны физически происходить в закрытых помещениях. Напротив, HEGAA в соответствии с их предполагаемым способом действия полагается на инициирование событий редактирования генов, которые происходят в основном или исключительно в окружающей среде.

Если HEGAA разработаны для нацеливания на облигатно размножающиеся половым путем виды, их можно рассматривать как два типа:

  • Соматические -HEGAA : все генетические изменения, вносимые редактированием генов в геноме хозяина, не влияют на ткани, которые в конечном итоге могут генерировать клетки зародышевой линии. Следовательно, никакие генетические изменения, возникающие в результате событий редактирования генов, не наследуются потомками инфицированных людей. Приложения, использующие соматические HEGAA, предназначены только для манипулирования характеристиками человека, которого они заразили.
  • Зародышевая линия - HEGAAs: генетические изменения, вносимые редактированием генов, воздействуют на соматические клетки, а также на клеточные линии, из которых в конечном итоге могут быть получены клетки зародышевой линии (например, сперматозоиды, ооциты, пыльца, семяпочки, зиготы или семена). Следовательно, изменения, возникающие в результате событий редактирования генов, потенциально могут быть унаследованы потомками любых инфицированных людей. Приложения, использующие HEGAA зародышевой линии, обладают одинаковым потенциалом для манипулирования чертами индивидуума, которого они заразили, но также обладают способностью изменять генетический материал последующих поколений посредством наследования изменений генов. Обратите внимание, что обнаруживаемое присутствие HEGAA в сперматозоидах, ооцитах, пыльце, семязачатках или семенах не является необходимым требованием для HEGAA зародышевой линии, поскольку достаточно временного инфицирования клеточных линий, из которых они в конечном итоге возникают.

Если HEGAA сконструированы для нацеливания на виды-хозяева, которые могут размножаться бесполым путем, например, вегетативно размножающиеся растения, вышеуказанные различия в значительной степени больше не имеют смысла.

Несмотря на растущее число методов, в которых используются искусственно созданные инфекционные агенты для изменения генетического материала второго вида, часто с участием генетически модифицированных вирусов , лишь очень незначительное меньшинство полагается на события редактирования генов, происходящие в окружающей среде. Кроме того, несмотря на то, что существует ряд предлагаемых приложений, основанных на преднамеренном распространении генетически модифицированных инфекционных агентов в окружающей среде, только те, в которых происходит редактирование генов, считаются HEGAA. Следовательно, предлагаемые применения вирусной иммуно-контрацепция , [11] [12] трансмиссивные вакцины, [13] [14] и система экспрессии поля переходной сельскохозяйственной [15] [16]не являются примерами подходов HEGAA, потому что в настоящее время ни один из них не предусматривает редактирование генов. HEGAA - это только те агенты, которые предлагаются для приложений, требующих как горизонтального приобретения (заражения), так и событий редактирования генов, которые должны происходить в окружающей среде.

HEGAA не были намеренно распространены в окружающей среде, хотя, как сообщается, некоторые из них находятся в стадии разработки.

HEGAA в разработке [ править ]

Программа "Союзники насекомых" [ править ]

Агенты горизонтального генетического изменения окружающей среды - это сельскохозяйственная технология, которая в настоящее время разрабатывается DARPA для обеспечения долгосрочной продовольственной безопасности. Он исследуется в DARPA, известном как проект « Союзники насекомых ». [17] На высоком уровне насекомые служат переносчиками вирусов для «заражения» сельскохозяйственных культур с целью изменения их генов и повышения устойчивости к вредителям, сорнякам и климатическим изменениям.

HEGAA подобные сценарии в художественной литературе [ править ]

Вымышленные бедствия искусственно созданных патогенов были характерной чертой научной фантастики задолго до появления систем редактирования генов, на которые можно воздействовать. Однако, несмотря на обоснованные предположения в источниках СМИ [18] [19] [20] или сообщения [21] о сценариях, подобных HEGAA, в вымышленном контексте их было немного.

Примером сценария, подобного HEGAA, является сюжетная линия в 10 сезоне сериала «Секретные материалы» с разработанным вирусом, содержащим систему CRISPR, нацеленную на нарушение последовательности гена аденозиндезаминазы человека. Генное редактирование вируса запускается в окружающей среде как средство разрушить иммунную систему человека в вымышленной истории. [22]

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Broad агентство Объявление Insect Союзники, Биологическая технология Офис, HR001117S0002 1 ноября 2016" .
  2. ^ Reeves RG, Voeneky S, Каэтано-Anollés D, F Бек, Boëte C (октябрь 2018). «Сельскохозяйственные исследования или новая система биологического оружия?». Наука . 362 (6410): 35–37. Bibcode : 2018Sci ... 362 ... 35R . DOI : 10.1126 / science.aat7664 . hdl : 21.11116 / 0000-0002-4F53-9 . PMID 30287653 . 
  3. Перейти ↑ Simon S, Otto M, Engelhard M (ноябрь 2018 г.). Подоконники J (ред.). «Сканируйте горизонт на предмет беспрецедентных рисков». Наука . 362 (6418): 1007–1008. Bibcode : 2018Sci ... 362.1007S . DOI : 10.1126 / science.aav7568 . PMID 30498119 . 
  4. ^ Trager R (октябрь 2018 г.). «Попытки Пентагона получить генетическую модификацию сельскохозяйственных культур с помощью насекомых вызывают предупреждения» . Мир химии . Проверено 10 июня 2019 .
  5. ^ «Ученые: исследования вирусов растений Пентагона могут поставить под угрозу мировое продовольственное снабжение» . Первая защита . Проверено 10 июня 2019 .
  6. ^ Осборн Х (2018-10-04). «DARPA создает насекомых, которые могут доставлять биологическое оружие, - заявили ученые» . Newsweek . Проверено 10 июня 2019 .
  7. ^ "Можем ли мы превратить насекомых в биологическое оружие?" . Американский совет по науке и здоровью . 2018-10-17 . Проверено 10 июня 2019 .
  8. ^ Butterfield GL, Lajoie MJ, Gustafson HH, Sellers DL, Nattermann U, Ellis D и др. (Декабрь 2017 г.). «Эволюция сконструированной белковой сборки, инкапсулирующей свой собственный геном РНК» . Природа . 552 (7685): 415–420. Bibcode : 2017Natur.552..415B . DOI : 10.1038 / nature25157 . PMC 5927965 . PMID 29236688 .  
  9. ^ Али З., Абул-фарадж А., Ли Л., Гош Н., Пиатек М., Махджуб А. и др. (Август 2015 г.). «Эффективное вирусное редактирование генома в растениях с использованием системы CRISPR / Cas9» . Молекулярный завод . 8 (8): 1288–91. DOI : 10.1016 / j.molp.2015.02.011 . PMID 25749112 . 
  10. ^ Ран Ф.А., Конг Л., Ян В.X., Скотт Д.А., Гутенберг Дж.С., Криз А.Дж. и др. (Апрель 2015 г.). «Редактирование генома in vivo с использованием Staphylococcus aureus Cas9» . Природа . 520 (7546): 186–91. Bibcode : 2015Natur.520..186R . DOI : 10,1038 / природа14299 . PMC 4393360 . PMID 25830891 .  
  11. ^ Торрес Дж. М., Санчес К., Рамирес М. А., Моралес М., Барсена Дж., Феррер Дж и др. (Август 2001 г.). «Первое полевое испытание трансмиссивной рекомбинантной вакцины против миксоматоза и геморрагической болезни кроликов». Вакцина . 19 (31): 4536–43. DOI : 10.1016 / S0264-410X (01) 00184-0 . PMID 11483281 . 
  12. Перейти ↑ O'Neill G (2002). «Вирус может стерилизовать кроликов Австралии» . www.newscientist.com . Проверено 10 июня 2019 .
  13. ^ Bull JJ, Смитсон MW, Nuismer SL (январь 2018). «Трансмиссивные вирусные вакцины» . Тенденции в микробиологии . 26 (1): 6–15. DOI : 10.1016 / j.tim.2017.09.007 . PMC 5777272 . PMID 29033339 .  
  14. ^ Nuismer SL, Althouse BM, май R, Bull JJ, Стромберг SP, Antia R (октябрь 2016). «Ликвидация инфекционных заболеваний с помощью слабо трансмиссивных вакцин» . Ход работы. Биологические науки . 283 (1841): 20161903. дои : 10.1098 / rspb.2016.1903 . PMC 5095390 . PMID 27798311 .  
  15. ^ Pogue GP, Vojdani F, Palmer KE, Hiatt E, Hume S, Phelps J, et al. (Июнь 2010 г.). «Производство рекомбинантного апротинина фармацевтического качества и продукта моноклональных антител с использованием систем временной экспрессии на основе растений». Журнал биотехнологии растений . 8 (5): 638–54. DOI : 10.1111 / j.1467-7652.2009.00495.x . PMID 20514694 . 
  16. ^ «Южный сад цитрусовых питомников, LLC; Уведомление о намерении подготовить заявление о воздействии на окружающую среду для разрешения на выпуск генетически модифицированного вируса тристезы цитрусовых» . www.regulations.gov . Проверено 10 июня 2019 .
  17. ^ «DARPA привлекает насекомых для защиты сельскохозяйственных продуктов питания и товарных культур» . www.darpa.mil .
  18. ^ Брукс Р. "Может ли быть война без солдат?" . Внешняя политика . Проверено 10 июня 2019 .
  19. ^ Regalado A. «Top Разведка США Официальные вызовы Gene Редактирование угрозы оружия массового уничтожения» . Обзор технологий Массачусетского технологического института . Проверено 10 июня 2019 .
  20. ^ Блок S (1999). Живые кошмары: угрозы биологической войны благодаря молекулярной биологии. В новом терроре: перед лицом угрозы биологического и химического оружия . Пресса Института Гувера. ISBN 978-0817997014.
  21. ^ Hauck DJ (2005). «Ящик Пандоры широко распахнулся: БПЛА с генетическим оружием» . Rand Corp .
  22. ^ «Патент CRISPR принадлежит инопланетянам: взгляд с моста» . blogs.nature.com . Проверено 10 июня 2019 .