CRISPR能幫助我們消滅蚊子嗎?
日期:2016-02-19 08:52:09
最近幾個月,主要由埃及伊蚊傳播的寨卡病毒(Zika virus),在拉美國家呈現爆炸式蔓延,目前美洲已有23個國家和地區受到這種病毒的感染。由此,世界衛生組織在2月16日稱,應該實施更積極的措施來對抗包括寨卡病毒在內的各種蚊媒疾病。
最近,弗吉尼亞理工大學的研究人員,將他們在蚊子中發現的第一個雄性決定因子,與CRISPR-Cas9系統的基因編輯功能相結合,使蚊子從吸血致命的雌性蚊子,轉變成無害的、取食花蜜的雄性蚊子,從而有助于防止蚊媒疾病的傳播。2016年2月17日,兩位專家在《Trends in Parasitology》發表的一項綜述中,概述了這種方法的優勢和挑戰。
弗吉尼亞理工大學的昆蟲學者Zach Adelman指出:“我們對于‘蚊子如何決定成為一只雄蚊(對于我們來說是好的選擇)還是成為一只雌蚊(對我們來說是麻煩的)’的理解,以及我們用基因驅動技術永久性地修改野生種群的能力,正處于一個轉折點上。”根據Adelman和本文通訊作者、弗吉尼亞理工大學的屠志堅(Zhijian Tu)教授介紹,遺傳工程有望防止蚊媒疾?。ㄈ绲歉餆帷懠病ⅫS熱病和寨卡病毒)的傳播。
基于釋放不育的轉基因蚊子來控制登革熱的遺傳策略,目前正在進行當中,并已成功地嘗試。然而,這些技術是昂貴的和不切實際的,因為它們需要長期的釋放,并且很難在一個大的規模上實施。一種可能更有效和低成本的方法是,用CRISPR-Cas9系統驅動雄性基因,這被證明有可能作為一種簡單、有效和精確的方法,將突變引入各種各樣生物(包括蚊子)的幾乎任何基因組位點中。
最近這一提議的策略,離現實更近了一步。去年5月份在《Science》雜志上發表的一項研究中(DOI: 10.1126/science.aaa2850),Adelman和屠教授在蚊子中發現了第一個雄性決定因子。這個所謂的M因子(一個性別決定基因稱為Nix)在雌性胚胎中的表達,可引發外部和內部雄性生殖器的發育。Nix對于引發埃及伊蚊(Aedes aegypti,登革熱、黃熱病、寨卡病毒和基孔肯雅病毒的攜帶者)的雄性發育是必要的和足夠的。
2015年3月份,該研究小組還在《PNAS》發表的一項研究中,報告了一種改進的方法,利用稱作為CRISPR-Cas9的基因組編輯技術,來研究蚊子的基因。此后的9月份,來自美國密蘇里大學(MU)的研究人員,也找到了一種有效的方法,來編輯蚊子的基因。這一新技術,為今后轉基因蚊子的研究打開了新的途徑,可使它們不能攜帶和傳播對人體有害的病毒和寄生蟲,相關研究結果發表在《PLOS ONE》。
屠教授說:“這一發現,為未來利用CRISPR-Cas9系統來驅動雄性基因(如Nix)進入蚊子種群,打好了基礎,從而將雌性蚊子轉換成雄性蚊子,或者只殺死雌性蚊子。無論是哪一種結果,都將有助于減少蚊子的數量,并改善雌雄鑒別程序,這對于防止傳播疾病的雌性蚊子意外釋放到野外種群的任何遺傳策略,是必需的。”
但是,在這種基因驅動系統可以應用于該領域之前,還需要解決許多問題。舉例來說,目前,Nix如何控制蚊子的性別決定?M因子在傳播不同疾病的物種之間是否是保守的?都還不明確。此外,基于CRISPR的基因驅動系統在蚊子中的有效性和長期穩定性,仍然是未知的。
也有幾個倫理問題。例如,在測試過程中僅僅幾只蚊子的意外釋放,可能就足以在野生環境中建立基因驅動系統,我們還不清楚的是,如果需要的話,如何從研究區域中除去一個引入基因。同時,由于擔心生物恐怖主義,一些人呼吁禁止公開討論基因驅動方法的細節。因為尚未建立明確的監管和道德準則,美國國家科學、工程和醫學學院目前正在為非人類生物中基因驅動研究負責行為,開發建議。
考慮到這些問題,該方法將最有可能首先應用在疾病負擔很重的地方,其他的控制措施是不成功的,公眾意見是支持的。Adelman說:“接下來,與支持政府、地方合作伙伴和公眾意愿合作,對于在受蚊媒疾病影響最嚴重的地區建立現場測試,將是至關重要的。”
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