科學(xué)家稱利用“基因驅(qū)動(dòng)”技術(shù)，可在八代后滅絕傳播瘧疾的蚊子

　　嗡嗡作響的蚊子對(duì)人類造成的傷害，可不僅是使人心煩意亂這么簡(jiǎn)單，2016年，全球約有 2.16 億瘧疾病例，約 445,000 人因瘧疾死亡，其中大部分是5歲以下兒童。

　　來(lái)自倫敦帝國(guó)理工學(xué)院的研究人員用“基因驅(qū)動(dòng)”技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)室飼養(yǎng)的蚊子進(jìn)行處理，使其后代的雌蚊子喪失繁殖能力。目前，該技術(shù)可以在 7-11 個(gè)子代內(nèi)消滅實(shí)驗(yàn)室飼養(yǎng)的蚊子。事實(shí)上，這是第一次實(shí)現(xiàn)利用分子生物學(xué)手段在復(fù)雜生物體中剝奪生殖能力。

　　在本次研究中，“基因驅(qū)動(dòng)”的技術(shù)被用于靶向?qū)葋啺次茫ˋn. Gambiae）。全球約有 3500 種蚊子，能攜帶瘧疾的蚊子大約有 49 種，岡比亞按蚊是其中之一，主要活動(dòng)在撒哈拉以南的非洲地區(qū)。

　　“這一突破性發(fā)現(xiàn)說(shuō)明基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)很有前景，這為人類和瘧疾之間幾百年來(lái)的斗爭(zhēng)帶來(lái)了勝利的曙光。”來(lái)自帝國(guó)理工學(xué)院生命科學(xué)部的首席研究員 Andrea Crisanti 教授表示。該研究的下一步設(shè)想是，攜帶驅(qū)動(dòng)基因的蚊子將來(lái)能有機(jī)會(huì)被釋放到瘧疾爆發(fā)地，從而傳播雌性“不育癥”，最終導(dǎo)致蚊子種群的滅絕和瘧疾的消失殆盡。

　　Andrea Crisanti 教授還說(shuō)：“盡管全球在抗瘧疾方面作出了巨大的努力，并且投入了大量的資源，但2016 年的瘧疾發(fā)病病例卻打破了二十多年逐年下降的趨勢(shì)，這說(shuō)明和瘧疾斗爭(zhēng)，我們亟需開發(fā)更好的手段?！?/p>

　　全球首創(chuàng)：滅絕某個(gè)種群

　　該研究小組的研究結(jié)果于 9 月 24 日發(fā)表在 Nature Biotechnology 雜志上，這是基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)首次能夠完全抑制某種群的案例。這項(xiàng)技術(shù)克服了以前的方法遇到的“抗性”問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了蚊子種群的徹底滅絕。

　　Crisanti 教授補(bǔ)充說(shuō)：“但是我們還需要考察此類干預(yù)的可行性，我們依然還有許多工作要做，包括需要在更大的實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)大研究以及在瘧疾爆發(fā)國(guó)家實(shí)地估測(cè)。在這項(xiàng)基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)入野外測(cè)試階段之前，可能至少還需要 5 到 10 年。不過(guò)目前，已經(jīng)有一些令人鼓舞的證據(jù)提示我們走的路是正確的。這項(xiàng)技術(shù)能克服物流障礙的問(wèn)題，因此有希望能消滅肆虐資源匱乏國(guó)家的瘧疾?！?/p>

　　在該研究中，研究人員靶向的是岡比亞按蚊中被稱為“ doublesex ”的一個(gè)基因，它決定了蚊子個(gè)體的性別。

　　該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種基因驅(qū)動(dòng)方案，能選擇性地改變 doublesex 基因中編碼雌性性狀的基因序列。攜帶這種驅(qū)動(dòng)基因的雄性蚊子或只攜帶一個(gè)驅(qū)動(dòng)基因的雌性蚊子不會(huì)有任何變化。然而，攜帶兩個(gè)驅(qū)動(dòng)基因的雌性蚊子會(huì)同時(shí)表達(dá)雄性和雌性兩種性別的特征，從而不會(huì)吸血和產(chǎn)卵。

　　他們的實(shí)驗(yàn)表明，驅(qū)動(dòng)基因的傳遞效率幾乎為 100%。因?yàn)闆]有了雌性蚊子，種群不能繼續(xù)繁衍下去，在八代之后，整個(gè)種群被滅絕。

　　在這之前，基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)在抑制種群數(shù)量中也有過(guò)一些嘗試，但是均以個(gè)體對(duì)驅(qū)動(dòng)基因產(chǎn)生“抗性”而告終。產(chǎn)生抗性的原因是靶基因序列發(fā)生了變異，且變異體能和原來(lái)的基因行使一樣的功能。這些“抗性”將繼續(xù)傳遞給后代，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)基因完全失效。

　　該團(tuán)隊(duì)選擇 doublesex 的原因之一是這種基因不能“容忍”任何突變，因此可以克服潛在的“抗性”問(wèn)題。實(shí)際上，在該研究過(guò)程中，科研人員確實(shí)沒有觀察到 doublesex 基因的功能性突變體。

　　于這是第一次克服“抗性”，研究小組認(rèn)為，還需要在實(shí)驗(yàn)室中考察在模擬熱帶環(huán)境的下驅(qū)動(dòng)基因的功能和穩(wěn)定性。

　　這將涉及在更貼近大自然的環(huán)境下，對(duì)更大的蚊子種群進(jìn)行技術(shù)測(cè)試。在這種環(huán)境中，食物和其他生態(tài)因素的競(jìng)爭(zhēng)可能也會(huì)改變驅(qū)動(dòng)基因的命運(yùn)。

　　雖然不同的昆蟲中 doublesex 基因的序列具不一樣，但基因的功能都是相似的。這表明在未來(lái)，該技術(shù)還可以用于靶向攜帶其他疾病的昆蟲。

　　并且該團(tuán)隊(duì)最近的研究表明，抑制岡比亞按蚊數(shù)量并不會(huì)影響當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)。

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