《自然通讯》：新的基因驱动逆转了害虫对杀虫剂的抗性，然后消失了

加州大学圣地亚哥分校的遗传学家开发了一种基于基因驱动的解决方案，以解决普遍存在的杀虫剂抗性问题。为了保护有价值的作物，研究人员创造了一种“e-Drive”，可以逆转杀虫剂抗性，然后从昆虫种群中消失。

　　

几个世纪以来，人们一直在使用杀虫剂来对抗害虫对宝贵粮食作物的广泛破坏。最终，随着时间的推移，甲虫、飞蛾、苍蝇和其他昆虫会发生基因突变，使杀虫剂失效。

这些突变体的抗药性不断增强，迫使农民和病媒控制专家以越来越高的频率和浓度增加有毒化合物的使用，对人类健康和环境造成风险，因为大多数杀虫剂既杀死生态上重要的昆虫，也杀死害虫。

为了帮助解决这些问题，研究人员最近开发了强大的技术，可以从基因上去除抗杀虫剂的变异基因，并用易受杀虫剂影响的基因取而代之。这些基于CRISPR基因编辑的基因驱动技术有可能保护有价值的作物，并大大减少消灭害虫所需的化学农药的数量。

尽管如此，基因驱动系统还是受到了密切关注，因为人们担心，一旦基因驱动系统被释放到人群中，它们可能会不受控制地不断传播。

加州大学圣地亚哥分校的遗传学家们现在已经找到了解决这个问题的办法。生物科学学院博士后学者Ankush Auradkar和Ethan Bier教授在《自然通讯》杂志上发表了一篇文章，他们领导了一种新的遗传系统的创建，该系统可以将抗杀虫剂的突变昆虫基因转化为自然的、原生的形式。这种新系统的设计目的是利用被称为等位基因的特定基因变异的偏遗传来传播原始的“野生型”基因，然后消失，只留下一群携带该基因修正版本的昆虫。

“我们已经开发出一种有效的生物方法来逆转杀虫剂抗性，而不会对环境造成任何其他干扰，”细胞和发育生物学部门的教授Bier在谈到自我消除的等位基因驱动或“e-Drive”时说。“电子驱动的程序是短暂行动，然后从人群中消失。”

正如论文中所描述的那样，研究人员创造了一种新的基因“磁带”，即一小组DNA元素，并将其插入果蝇体内，作为一种概念验证技术，该技术可以应用于其他昆虫。他们开发了e-Drive，以一种被称为电压门控钠离子通道（vgsc）的基因为目标，这种基因是神经系统正常运作所必需的。

e-Drive卡带的设计目的是通过CRISPR基因编辑进行传播，其特征是一种与Cas9 DNA蛋白结合的引导RNA，并在靶向vgsc杀虫剂抗性基因位点进行切割。然后，该基因被替换为对杀虫剂敏感的基因的本地拷贝。

根据这项研究，当携带卡带的昆虫被引入目标种群时，它们会随机交配，并将电子驱动卡带传给后代。为了控制e-Drive的传播，研究人员对携带磁带的人进行了健康检查，要么通过限制生存能力，要么通过限制生育能力。这个盒子被插入到x染色体上，降低了雄性的交配成功率，导致后代减少。盒式录音带在种群中出现的频率每一代都在下降，直到它从种群中完全消失。

在实验室实验中，所有的后代都在8到10代的时间里转化为原生基因，这在果蝇身上大约需要6个月的时间。

奥拉德卡说：“因为携带这种基因盒的昆虫会受到严重的适应成本的惩罚，这种元素很快就会从种群中消失，只需要将目标基因的抗杀虫剂形式100%转化为野生型就可以了。”

研究人员指出，e-Drive的自我消除特性意味着它可以根据需要引入和重新引入，并且可以使用不同类型的杀虫剂。研究人员现在正在蚊子身上开发类似的e-Drive系统，以帮助防止疟疾的传播。