Nature子刊发布CRISPR-Cas9基因编辑重要成果

　　

生物通报道  由伦敦帝国学院领导的一个研究小组，第一次将疟蚊改造成了不能生育及快速传递这一性状的蚊子，由此增加了减少这种疾病传播的可能性。

冈比亚按蚊(Anopheles gambiae)是撒哈拉以南非洲危险疟原虫的主要携带者，每年90%的疟疾死亡病例都发生在这一地区。每年有200多万人感染疟疾，导致43万多人死亡。

现在，研究人员对冈比亚按蚊进行了遗传改造，让它们携带了一种破坏雌蚊子卵子生成的改造基因。利用一种叫做“基因驱动”的技术，研究人员确保了这一基因可以加速传递给后代，随着时间推移将这一基因传播至整个种群。

在数年之内，这种传播有可能大大减少或消灭当地的疟蚊种群，他们的研究成果朝着开发出新的传病媒介控制方法迈出了重要的一步。

通常，每种基因变异都有50%的机率由父母传递给后代。在伦敦帝国学院研究小组的冈比亚按蚊实验中，不育基因传递给了90%以上雄蚊和雌蚊的后代。

这一技术利用了隐性基因，因此许多的蚊子将只继承一个拷贝的这一基因。需要两个拷贝的这一基因才会引起不育，意味着具有一个拷贝基因的蚊子是携带者，可以将这一基因传播至整个种群。

这是第一次在冈比亚按蚊中证实这一技术。研究小组靶向了3种不同的生育基因，测试了每个基因是否适用于通过基因驱动来影响蚊子种群，证实了将这一技术应用于一系列基因的优势和灵活性。他们的研究结果发布在12月7日的《自然生物技术》（Nature Biotechnology）杂志上。

论文的共同作者、伦敦帝国学院生命科学系Andrea Crisanti教授说：“100多年来，这一领域一直在努力抗击疟疾。如果获得成功，这技术有潜力大大减少疟疾的传播。”

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伦敦帝国学院生命科学系Austin Burt教授说：“随着新技术的出现，我们将通过更多的步骤来测试及确保我们寻求的这种方法的安全性。至少还要10年基因驱动疟蚊才能成为一种可操作的干预措施。”

论文的主要作者、伦敦帝国学院生命科学系Tony Nolan博士说：“全世界有大约3400种不同的蚊子种类，作为疟疾重要携带者的冈比亚按蚊只是非洲800种蚊子中的一种，因此在某些地区抑制它应该不会显著影响当地的生态系统（延伸阅读：Nature：风口浪尖上的CRISPR基因编辑 ）。”

为了测试这种基因驱动，研究小组首先通过破坏怀疑靶基因的活性，鉴别出了三种影响雌性生育力的基因。随后他们用CRISPR/Cas9核酸内切酶改造了这些基因。

当携带这些改造基因的染色体遇到没有这种基因变异的染色体时，会生成一种酶切割染色体，导致其断裂。断裂染色体利用携带预期变异的染色体作为模板来修复自身，将改造的基因变异拷贝到遗传代码中。

研究小组的目的旨在提高他们基因驱动元件的表达，并找到更多的可靶向基因，来降低蚊子进化出对这种改造抵抗能力的可能性。

探索靶基因也有助于研究人员更多地了解蚊子的基本生物学。“我们希望其他的人将会利用我们的技术来了解蚊子的作用机制，为我们提供更多抗击疟疾的弹药，”论文的第一作者、伦敦帝国学院生命科学系的Andrew Hammond说。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文索引：

"A CRISPR-Cas9 gene drive system targeting female reproduction in the malaria mosquito vector Anopheles gambiae" by Andrew Hammond, Roberto Galizi, Kyros Kyrou, Alekos Simoni, Carla Siniscalchi, Dimitris Katsanos, Matthew Gribble, Dean Baker, Eric Marois, Steven Russell, Austin Burt, Nikolai Windbichler, Andrea Crisanti & Tony Nolan, will be published on Monday 7 December in Nature Biotechnology (DOI: 10.1038/nbt.3439).