新技术旨在通过基因控制传播疾病的蚊子

利用CRISPR，科学家创造了一种控制蚊子的新技术。这种精确引导的不育昆虫技术改变了埃及伊蚊与雄性生殖能力和雌性飞行有关的基因。埃及伊蚊是传播登革热、基孔肯雅热和寨卡等疾病的主要物种。

　　

加州大学圣地亚哥分校博士后学者李明(Ming Li)展示了pgSIT蚊子幼虫的分类。Ming Li是《自然通讯》(Nature Communications)杂志发表的一篇论文的第一作者，该论文描述了一种基于CRISPR的精确引导的埃及伊蚊不育技术。

加州大学圣地亚哥分校(University of California San Diego)的研究人员利用基于CRISPR的基因工程的进展，创建了一个新的系统，可以抑制每年感染使数百万人衰弱疾病的蚊子种群。

这种新的精确引导的昆虫不育技术，或称pgSIT，改变了与雄性生育能力有关的基因——产生不育后代——和埃及伊蚊的雌性飞行有关的基因。埃及伊蚊是导致登革热、基孔肯雅热和寨卡等广泛疾病传播的一种蚊子。

加州大学圣地亚哥分校生物科学教授Omar Akbari说:“pgSIT是一种新的可扩展的基因控制系统，它使用基于CRISPR的方法来设计可部署的蚊子，从而抑制种群。雄性不会传播疾病，所以我们的想法是，当你释放越来越多不育的雄性时，你可以在不依赖有害化学物质和杀虫剂的情况下抑制种群数量。”

新pgSIT的细节将于2021年9月10日发表在《Nature Communications》杂志上。

pgSIT不同于“基因驱动”系统，后者可以通过将所需的基因改变无限期地传递给下一代来抑制疾病载体。相反，pgSIT利用CRISPR对雄性蚊子进行绝育，使传播疾病的雌性蚊子无法飞行。该系统是自限制的，预计不会在环境中持续或扩散，这两个重要的安全特性应使该技术得到接受。

Akbari说，设想中的pgSIT系统可以通过在蚊子传播疾病的目标地点部署不育雄蚊和不会飞的雌蚊的卵来实现。

研究人员在《Nature Communications》的论文中指出:“在数学模型的支持下，我们从经验上证明，释放pgSIT的雄性蚊子可以竞争，抑制甚至消灭蚊子种群。这种平台技术可以在实地使用，并适用于许多病媒，用于控制野生种群，以一种安全、可控和可逆的方式减少疾病。”

尽管分子基因工程工具是新的，但至少从20世纪30年代开始，农民们就一直在为雄性昆虫绝育以保护他们的作物。20世纪50年代，美国种植者开始使用辐射对有害物种进行消毒，比如螺旋锥蝇，又称食人蝇，众所周知，这种蝇会破坏牲畜。类似的基于辐射的方法和杀虫剂的使用今天仍在继续。pgSIT被设计成一种更加精确和可扩展的技术，因为它使用CRISPR(而不是辐射或化学物质)来改变蚊子的关键基因。该系统基于Akbari和他的同事于2019年在果蝇研究中宣布的一种方法。

Akbari说，按照设想，pgSIT卵可以被运到受蚊子传播疾病威胁的地方，或者在现场设施中培育，可以生产用于附近部署的卵。一旦pgSIT卵被释放到野外，通常每只埃及伊蚊成虫最多能产下100-200个pgSIT卵，不育的pgSIT雄蚊将会出现，并最终与雌蚊交配，从而在需要时降低野生种群数量。

除了埃及伊蚊，研究人员认为pgSIT技术可以用于其他传播疾病的物种。

研究人员说:“这项研究表明，pgSIT可能是控制蚊子数量的一项有效技术，也是适用于真实世界释放的第一个例子。展望未来，pgSIT可能会提供一种高效、安全、可扩展和环境友好的下一代替代技术，用于野外蚊子种群控制，从而大规模预防人类疾病传播。”

原文检索：Nature Communications

DOI 10.1038/s41467-021-25421-w