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基因编辑在实验室测试中消灭了一群蚊子

Anopheles冈比亚蚊子的照片在人的皮肤的

携带疟疾的蚊子冈比亚冈比亚的日子可能已经屈指可数了。科学家们设计了一种基因驱动器,可以在实验室测试中消灭蚊子的数量。

基因编辑可能会使一种携带疟疾的蚊子濒临灭绝。

这些新结果来自一项小规模的实验室研究。研究人员使用基因工程工具对冈比亚按蚊(Anopheles gambiae)(Ah-NOF-eh-lees GAM-bee-aye)进行了改变。结果,蚊子在8到12代中停止产生后代。研究人员于9月24日报道了Nature Biotechnology。如果这一发现在更大规模的研究中得以体现,这种工具可能是第一种能够消灭携带疾病的蚊子物种的工具。

解释器:CRISPR的工作原理

“这是美好的一天,”詹姆斯布尔说。他是德克萨斯大学奥斯汀分校的进化生物学家。他没有参与这项研究。“我们采用的技术可以彻底改变整个世界的公共健康状况。”这是因为A.冈比亚是非洲传播疟疾的主要蚊子。据世界卫生组织统计,这种疾病每年在全球造成40多万人死亡。许多死者都是孩子。

研究人员用基因驱动器改变了蚊子的基因。基因驱动器使用称为CRISPR / Cas9的分子“剪刀”将自身复制并粘贴到精确位置的生物体DNA中。它们旨在打破继承规则。他们可以迅速将遗传调整传播给所有后代。新的基因驱动器打破了一个名为doublesex的蚊子基因。遗传两个破碎基因拷贝的雌性蚊子像雄性一样发育。他们无法咬或下蛋。无法咬人意味着他们无法传播疟疾寄生虫。只遗传一个被破坏基因的一个拷贝的雄性和雌性正常发育并且是可育的。男性不咬人,是否有基因驱动。

合成图像显示当doublesex基因被破坏时女性解剖结构如何变化

雌性按蚊冈比亚蚊子的发育被基因驱动器改变,破坏了doublesex基因。继承了两个基因驱动副本的女性(右下方)开发了类似于雄性的天线(红色箭头)和claspers(蓝色箭头和放大图像)。女性的口器也发生了变化。这阻止了他们咬人吃血。这些改变使得雌性不能产卵。

改变基因

在两个笼子中,研究人员放置了300只雌性和150只雄性正常冈比亚蚊子。然后,他们增加了150名携带基因驱动的雄性。在每一代中,95%至99%以上的后代继承了基因驱动。通常,只有50%的后代遗传了一个基因。

在七代之内,一个笼子里的所有蚊子都带有基因驱动力。下一代没有产蛋。人口消失了。在另一个笼子里,基因驱动需要11代才能传播到所有的蚊子并使人口崩溃。那个笼子里的昆虫在第12代没有后代。其他基因驱动研究已经进行了计算机模拟,以预测驱动器在人群中传播需要多长时间。这是该方法首次在实际蚊子中取得成功。

两个图表显示蚊子群体如何对遗传基因驱动作出反应

随着两个笼养种群(红色和蓝色系)内的蚊子继承了基因驱动,蚊子数量急剧增加。他们终于在8代和12代之后没有产生后代。在实验室中观察到的趋势与计算机模拟预测(灰色和黑色线条)一致。

其他类型的基因驱动也以高比率传递给后代。但在那些实验中,破坏CRISPR / Cas9切割位点的DNA变化或突变突然出现。这使携带突变的蚊子抵抗了驱动。新研究中的一些蚊子也发生了突变。然而,研究合着者Andrea Crisanti说,“没有观察到任何阻力”。他是伦敦帝国理工学院英格兰的医学遗传学家。这些突变破坏了doublesex基因。具有这些破碎基因的雌性是无菌的,并且不能将突变传递给下一代。所有昆虫都有一些版本的doublesex。“我们相信这种基因可能代表了[开发新的害虫防治措施的脆弱性],”Crisanti说。

A.冈比亚喜欢咬人。这使得擅长将疟疾从一个人传播到另一个人。基因驱动现在提出故意导致该物种灭绝的前景。

“如果你有一种能够根除蚊子的技术,那么不使用它就是不道德的,”Omar Akbari说。他是加州大学圣地亚哥分校的遗传学家。他没有参与这项工作。但Akbari认为基因驱动不太可能像在实验室中那样在野外发挥作用。那是因为抵抗势必会在某个时刻出现。

如果所有的蚊子都死了,没有人知道环境会发生什么。例如,吃蚊子的物种可能存在问题。同样未知的是基因驱动是否可以传递给其他物种。菲利普·梅塞尔说,如果“詹姆斯·邦德式小人”使用类似的基因驱动来攻击蜜蜂或其他有益昆虫,该怎么办?他是纽约州伊萨卡市康奈尔大学的人口遗传学家。“人类将总是想出滥用[技术]的方法。在这种情况下,它就是这么简单。这让我很担心。“

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