研究人員創(chuàng)造了一種更有效的方法來阻止瘧疾在蚊子中的傳播

加州歐文2020年11月3日訊——利用一種被稱為“群體改造”的策略，即利用CRISPR-Cas9基因驅(qū)動系統(tǒng)將防止寄生蟲傳播的基因?qū)胛米尤旧w，加州大學(xué)的研究人員為控制瘧疾寄生蟲傳播的基因技術(shù)進(jìn)步做出了重大貢獻(xiàn)。

加州大學(xué)歐文分校博士后研究員阿德里亞娜阿道菲(Adriana Adolfi)與來自UCI、加州大學(xué)伯克利分校和加州大學(xué)圣地亞哥分校的同事合作，跟進(jìn)這一群體的開創(chuàng)性工作，開發(fā)了一種基于CRISPR的基因驅(qū)動系統(tǒng)，可以增加抗蚊傳播能力，使蚊媒基因有效驅(qū)動雌蚊后代。

UCI病媒生物學(xué)家、微生物學(xué)、分子遺傳學(xué)和分子生物學(xué)教授唐納德詹姆斯說：“這項工作緩解了第一個基因驅(qū)動系統(tǒng)的一個大問題，即驅(qū)動抗藥性的蚊子的積累仍然可以傳播瘧疾寄生蟲?！鄙锘瘜W(xué)，他是這項研究的聯(lián)合首席研究員。

這項研究的合著者、加州大學(xué)圣地亞哥分校的杰出教授伊森比爾(Ethan Bier)說：“本文描述的第二代基因驅(qū)動系統(tǒng)可以應(yīng)用于昆蟲生存或繁殖所需的數(shù)千個基因中的任何一個?！彼髮W(xué)遺傳與社會研究所科學(xué)主任。“雖然是在黑腹果蠅中開發(fā)的，但該系統(tǒng)可以很容易地移植到多種昆蟲物種中，這些昆蟲可以作為破壞性疾病的載體，如南美錐蟲病、睡眠病、利什曼病和蟲媒病毒病?！?

他們描述了該團(tuán)隊原始基因驅(qū)動程序的高效第二代版本，這是為-巴基斯坦的瘧疾媒介按蚊開發(fā)的。這項發(fā)表于2015年《美國國家科學(xué)院院刊》的研究是首次在蚊子中演示基于CRISPR的基因驅(qū)動。

在第一項研究中，當(dāng)插入基因驅(qū)動的親本為雄性時，基因驅(qū)動的親本會遺傳給大約99%的后代，而當(dāng)插入基因驅(qū)動的親本為雌性時，只有60%到70%的后代會遺傳。女性體內(nèi)會產(chǎn)生大量的反驅(qū)動染色體。原則上，這可以使這些雌性繼續(xù)傳播寄生蟲。

這項新研究的主要作者Adolfi和他的合作者通過給基因驅(qū)動程序配備一個插入驅(qū)動程序的目標(biāo)基因的功能副本，解決了雌性動物不能被有效驅(qū)動的問題。目標(biāo)基因的正常功能對于這種蚊子來說是必須的，這樣女性在進(jìn)食后才能生存和生育，而驅(qū)動系統(tǒng)的功能通常在插入基因后被破壞。

在種群籠的研究中，產(chǎn)生的雌蚊表現(xiàn)出強(qiáng)烈而一致的驅(qū)動力，而反驅(qū)動染色體的產(chǎn)生可以忽略不計。這種將基因驅(qū)動插入對生存力或繁殖力至關(guān)重要的基因(包括挽救生存力或繁殖力喪失的功能基因)的策略，為雌性驅(qū)動的抗性提供了一種通用的解決方案。此外，新系統(tǒng)可以有效消除駕駛過程中的遺傳誤差，就像催化轉(zhuǎn)化器消除汽車的燃燒污染一樣。

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