基因驱动器将昆虫变成疟疾战士

抗击疟疾的战争有一个新的盟友: 一种在整个动物群体中传播基因的有争议的技术。 研究人员今天报告说,他们已经利用所谓的基因驱动器来有效地赋予蚊子基因,使其免疫疟疾寄生虫并且无法传播它。 就其自身而言,基因驱动不会消除疟疾,但如果在野外成功应用该方法可以帮助消灭疾病,至少在世界的某些角落。

印第安纳州南本德圣母大学的遗传学家诺拉贝桑斯基说,这种方法“可以把我们归结为零[案例]”,他专攻携带疟疾的蚊子。 “蚊子做自己的工作[和]到达我们无法去的地方。”

但是,测试该领域的承诺可能需要等到得到解决。 这种长期讨论的传播遗传特性的策略(例如抗病性)的实质是偏向遗传,因此超过后代的预期一半继承它。 基因驱动概念在今年早些时候引起了新的关注,当时研究果蝇的遗传学家改编了一种名为CRISPR-Cas9的基因编辑技术来帮助传播突变 - 并且惊讶地发现它很有效,突变几乎达到了所有的飞行后代。 是在 eLife 论文讨论了 CRISPR-Cas9基因驱动系统 的可行性 不到一年后 发布 的, 警告 说它可能破坏生态系统并消灭 整个物种的种群。

一场风暴很快就爆发了试验基因驱动的风险,从未在现场应用它们。 美国国家科学院(NAS) , eLife科学论文的作者已经制定了 。

与此同时,在过去的20年里,加州大学欧文分校的遗传学家安东尼詹姆斯梦想设计一种能够传播DNA的基因驱动器,使蚊子无法携带疟疾寄生虫。 2012年,他的研究小组确定了抗体的小鼠基因,这些抗体使啮齿动物对人类疟疾病原体免疫,并将它们放入印度传播疟疾的蚊子物种中。 正如所希望的那样,抗体会中断寄生虫在昆虫体内的生命周期。 但詹姆斯无法将这些抗体基因推向自然界无数数百万只蚊子。 他探讨了使用转座因子制作基因驱动方法,可以在染色体中跳跃的奇数位DNA,但从未成功过。

然而,今年早些时候,詹姆斯收到了来自加州大学圣地亚哥分校遗传学家Ethan Bier的电子邮件,该实验室正在研究即将发布的果蝇基因驱动研究。 比尔认为他解决了詹姆斯的两难困境。 “一旦我们看到[基因驱动]可以工作,我们就想到了蚊子,”比尔说。 詹姆斯很激动。 “我查看了他们的数据并意识到[他们]做出了我提议过时的建议。”

但他想知道比尔的基因驱动系统是否可以运送含有小鼠抗体基因的17,000个DNA基因。 詹姆斯回忆道:“问题是,'它会携带大量的货物吗?” 他和比尔联手见面。

来自Bier实验室的Valentino Gantz和加州大学欧文分校的分子生物学家Nijole Jasinskiene开始设计男性和女性Anopheles stephensi来携带基因驱动系统。 他们设计了这个系统,以便将抗体基因从染色体对的一半传播到另一半 - 这是偏向遗传的关键 - 它还会切出一块负责眼睛颜色的基因。 当他们将改变后的蚊子与正常蚊子交配时,他们可以很快看到基因驱动是否有效:遗传了抗体基因的后代也有白眼。

Bier和James的研究小组今天在“ 美国国家科学院院刊”上报道 ,该技术是有效的, 。 并且,正如所希望的那样,这些基因在蚊子中是活跃的。 早期的实验表明,如果表达抗体基因,它们会阻止寄生虫。 建模表明,通过这种效率的基因驱动,抗疟基因只需要大约10代蚊子就可以完全渗透到人群中。

该系统并不完美。 当在雌性转基因蚊子中开始时,基因驱动不起作用。 此外,基因编辑技术中使用的蛋白质Cas9可能对蚊子有毒,因此团队必须调整昆虫的制作地点,以及提高后代存活率的程度。 不过,这个策略显然有效。 “这是一个非常重要的事情,”Besanksy说。 “这不仅仅是一个基因驱动系统。它是一个携带抗寄生虫基因的基因驱动系统。”“我们已经得到了所有的碎片,”詹姆斯补充道,“这是一个人们想要的产品问题。”

这就是最重要的。 科学家联系的几位外部研究人员说,詹姆斯,比尔和他们的同事充分解决了对转基因蚊子意外释放的担忧。 这些昆虫是在五套门后面,他们使用了一种在加利福尼亚无法生存的蚊子,如果它能逃脱的话。

哈佛大学的进化工程师Kevin Esvelt表示,在此类工作继续进行之前,生物学家应该研究基因驱动变化的生态效应,确保这些变化在很多代中保持稳定,并开发出一种方法来对抗或摆脱基因如果出现问题就开车

由于抗寄生虫基因应该继续在蚊子群体中无限扩散,因此需要在基因驱动部署到田间之前制定国家和国际法规,来自剑桥麻省理工学院的社会科学家Kenneth Oye补充道。 明年即将发布的NAS基因驱动报告在这方面可能有所帮助。 “作为一个社会,我们如何决定是否,何时以及如何使用基因驱动来解决问题?”Oye问道。

Esvelt已经与公众,医生和政府官员讨论如何在小鼠中传播抗莱姆病基因,尽管基因驱动尚未在哺乳动物中得到证实,但必须达成共识。 “在一天结束时,除非你得到广泛的公众支持,否则你无法做到。”

詹姆斯承认他的梦想现在可能会推迟。 “如果事实证明我们已经远远超过曲线,我们就必须等待人们赶上,”他说。 “我希望我不必等待余下的余生,但如果我们找不到合乎道德的方式,那么就不会这样做。”

Write a Comment

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注