Nature子刊:CRISPR-Cas9基因编辑技术 10代之内灭绝蚊子种群

日期: 2018年09月28日


    

前言:本周,《自然》子刊《Nature Biotechnology》上刊发了一篇引人瞩目的论文——来自伦敦帝国学院的一支团队使用一种“基因武器”,让能传染疟疾的冈比亚按蚊(Anopheles gambiae)种群在短短7-11代之内就出现崩溃!

 

CRISPR-Cas9基因编辑技术

图片来源于网络 仅供参考

 

研究人员们指出,这有望能预防疟疾的传播。对于大部分城市居民来说,疟疾听上去是个比较遥远的名词。但在全球范围内,疟疾却是一种流传极广的疾病。据估计,在2016年,全球有2.16亿起疟疾发病案例,造成了44.5万人的死亡,其中大部分是5岁以下的儿童。

 

这些数字是什么概念呢?据美国癌症学会统计,2012年的全球新发癌症数是1410万。也就是说,疟疾每年造成的病例数,是癌症的15倍!只是由于大部分的疟疾患者身处贫困地区,没有引起广泛关注罢了。

 

冈比亚按蚊

冈比亚按蚊是传播疟疾的主要罪魁祸首之一(图片来源:By James D. Gathany (The Public Health Image Library , ID#444) [Public domain], via Wikimedia Commons)

 

但这并不代表这些患者就不需要治疗。除了不断研发新药之外,科学家们也想在源头阻断疟疾的传播。我们知道,疟疾主要依靠蚊虫传染。在撒哈拉以南的非洲地区,冈比亚按蚊正是传播疟疾的主要罪魁祸首。

 

我们能不能通过高科技手段,来消灭这些蚊子种群呢?这正是研究人员们想要回答的问题。他们利用先进的CRISPR-Cas9基因编辑技术,开发了一种特殊的“基因武器”,它能攻击蚊子体内一条叫做doublesex的基因。

 

正如这条基因的名字所暗示的那样,它在性别发育中起到了重要作用。研究人员们发现,雄蚊与雌蚊的这条基因有着不同的表达方式,雌蚊会表达该基因的第5号外显子,而雄蚊则不会。科学家们敏锐地发现了这点,并对其加以利用。

 

基因武器

本款“基因武器”的设计(图片来源:参考资料[1])

 

在他们的改造下,蚊子的5号外显子与内含子之间的交界得到了破坏,这就导致蚊子无法顺利表达第5号外显子上的信息。对于雄蚊来说,这并不会带来什么影响。而对于雌蚊来说,一旦它们体内的两个doublesex基因拷贝都无法表达第5号外显子,就会让它们变得“不男不女”。这些蚊子既有雄性的特征,又有雌性的特征,但它们不会叮咬人,也不会产卵。

 

换句话说,随着时间的推移,带有双突变的蚊子比例会越来越高,这造成的结果是会叮咬人(传播疾病)的蚊子越来越少,且有生殖能力的蚊子也越来越少。

 

蚊子卵的数量

蚊子卵的数量不断减少,很快就让种群发生崩溃(图片来源:参考资料[1])

 

研究人员在实验室中的培育结果表示,只需要短短的7-11代,由于缺乏足够的后代,这些蚊子的种群就进入了崩溃的状态。

 

这也是人类首次在实验室里,通过分子生物学工具,完全抑制一种复杂生物的繁殖。

 

本研究的通讯作者Andrea Crisanti教授说:“这一突破表明‘基因驱动’方法能有效对抗疟疾,这种疾病对人类的影响长达数个世纪。当然,我们还有更多的工作需要做,包括在大型的实验中测试这项技术,并与受疟疾影响的国家一起评估这种人为干预的可行性。”【CRISPR-AI cKO小鼠精子库现货库存,超 600品系,仅需4.68万!】---现货条件性基因敲除小鼠!点击了解详情

 

据估计,这项技术距离成熟,大约还有5-10年的时间。如果可行,也许我们有望见到传染疾病的蚊子在野外得到彻底的清除,让疟疾不再成为人类的健康威胁。(赛业生物 https://www.cyagen.com)

 

本文题图来自Pixabay(https://pixabay.com/en/mosquitoe-mosquito-malaria-gnat-1548975/)

 

参考资料:

[1] Kyrou et al., (2018), A crisPr–cas9 gene drive targeting doublesex causes complete population suppression in caged Anopheles gambiae mosquitoes, Nature Biotechnology, DOI: 10.1038/nbt.4245

[2] Mosquitoes that can carry malaria eliminated in lab experiments, Retrieved September 25, 2018, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-09/icl-mtc092418.php

 

原文标题:

Nature子刊:CRISPR-Cas9基因编辑技术 10代之内灭绝蚊子种群

 

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作为实力雄厚的基因工程鼠技术平台,赛业生物已服务全球数万名科学家,赛业产品与技术已直接应用于包括CNS(Cell, Nature, Science)三大期刊在内的2030篇学术论文。2016年,TurboKnockout把 ES打靶金标准推向新高度;同年,CRISPR-Pro使大片段敲入及条件性基因敲除变得更加高效;2017年, AlphaKnockout基因打靶专家系统首次实现基于人工智能的最优化方案设计;同年7月,推出万例CRISPR-AI敲除小鼠资源库。赛业一步一个脚印,踏实前行,助力中国科研!

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