新的基因编辑技术可以驱除蚊子传播的疾病

加州大学伯克利分校和加州大学河滨分校的科学家已经展示了一种编辑携带疾病的蚊子基因组的方法，这种方法使我们更接近于在大陆范围内抑制它们。

该研究使用CRISPR / Cas9基因编辑技术插入和传播旨在抑制野生昆虫的基因，同时避免对进化通常有利的这些努力的抵抗。在果蝇中证实了概念验证研究;但研究人员认为，这项技术可用于蚊子，以帮助在未来十年内对抗疟疾和其他由蚊子传播的疾病，等待公众和监管部门的批准。

“我们展示的是，如果你同时破坏多个地点的雌性蚊子生育所需的基因，那么人们就会越来越难以围绕这种破坏进行演变。结果，你可以抑制更大的人口。它与组合药物疗法非常相似，但对于基于CRISPR的基因驱动，“该研究的主要作者，加州大学伯克利分校公共卫生学院生物统计学和流行病学助理教授约翰马歇尔说。

该文章最近发表在Nature Scientific Reports杂志上。该研究由美国国立卫生研究院，加州大学MEXUS和帕克基金会资助。

该研究的核心技术被称为基因驱动系统，它操纵遗传特性如何从父母遗传到后代。基因驱动用于偏向遗传继承，有利于快速传播的自毁基因，并且可以是一种环境友好且经济有效的方法来抑制疾病传播昆虫的数量。CRISPR / Cas9基因编辑技术(在加州大学伯克利分校开发，见下面的视频)的兴起最近彻底改变了基因驱动系统，因为它提供了一种快速，有效和可靠的方法来对基因组进行精确，有针对性的改变。

这项新研究基于对过去研究发现的基因驱动的计算，可能导致高达99%的后代遗传插入基因。然而，没有遗传基因的少数后代对这项技术来说是个大问题。这些后代中的一小部分对基因驱动免疫，因此任何以这种方式消灭蚊子种类的尝试都会导致基因驱动免疫的那些快速反弹。先前已经讨论过这种抗性对基因驱动传播和抑制种群的能力的影响;但尚未经过彻底评估。

通过数学模型，这项新的研究发现，这种抵抗力将对在大陆范围内消灭蚊子物种的尝试产生重大影响。为了解决这个问题，研究小组设计了一种技术，他们认为这种技术可能会抑制整个大陆的蚊子种类。

这种称为多路复用的新技术涉及使用CRISPR系统的一个组件(一种指导RNA)同时靶向基因中的多个位置。研究小组的计算机建模表明，可以抑制的群体大小随着这些指导RNA的使用数量呈指数增长。它还表明，使用四个或五个多重指导RNA，可以在大陆尺度上抑制蚊子物种。

“知道我们可以通过精心的工程和多路复用来潜在地克服阻力问题是巨大的，”联合通讯作者，加州大学河滨分校昆虫学助理教授Omar Akbari说。

研究人员在果蝇中展示了这项技术，果蝇是一种常用作实验室模型的生物。现在他们正在努力使这项技术适应传播疟疾，登革热和寨卡病的蚊子。

“多路复用的潜力是巨大的。通过一个指导RNA，我们可以抑制一个蚊子的房间。有四个，我们可以抑制一个大陆和它们传播的疾病。但自然有诀窍找到解决障碍的方法，所以评估马歇尔说，这种潜力需要更多的工作。

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