蚊子基因組開辟了減少昆蟲傳播疾病的新途徑

埃及伊蚊是一種強大而豐富的物種：它遍布六大洲，可以攜帶致命病毒并放棄叮咬。但直到最近，它的基因組還是支離破碎。

在過去的十年里，試圖研究蚊子DNA的研究人員只使用了片段——基因樣本沒有聚集在一起形成一個有凝聚力的整體。然而，洛克菲勒科學家最近領導的一項多機構研究產生了埃及伊蚊基因組的新藍圖，大大改進了其前身。這項發(fā)表在《自然》雜志上的研究描述了這種新資源的重要應用，包括減少蚊子傳播疾病的各種策略。

構建更好的基因組。

和其他蚊子一樣，Ae。埃及伊蚊攜帶有害病原體，包括寨卡病毒、登革熱和黃熱病，每年傳播給數億人。許多研究人員認為，抑制感染的最好方法是更好地了解感染者。因此，在2007年，科學家們對蚊子大量重復的基因組進行了測序。盡管這一努力的結果使研究蚊子遺傳學成為可能，但當時的技術有限，基因組有明顯的缺點。

Leslie B. Vosshall實驗室的研究專家本馬修斯(Ben Matthews)說：“基因組由許多部分組成，我們不確定它們是如何結合的，也不確定它是否完整?！薄叭绻悴幌嘈臘NA序列組裝正確，就不會走得太遠?！?

洛克菲勒的科學家并不是唯一受到可疑DNA數據阻礙的人。馬修斯回憶起與其他機構的蚊子研究人員會面，由于缺乏可靠的基因信息，他們的項目變得過于耗時或不可能。隨著2016年寨卡病毒爆發(fā)，該病成為公共衛(wèi)生危機，科學家的挫敗感不斷升級。羅賓切默斯紐斯坦教授認為是時候采取行動了。

“我聽說我的實驗室成員找不到我們正在研究的基因的完整版本，”她說?！八晕野炎约旱拇鞌「袔У搅送铺厣希杆俪闪⒘艘廖没蚪M工作組。”

Vosshall和她的同事與來自世界各地的大學和行業(yè)合作伙伴合作，以獲得基因組學的最新進展。該團隊首先發(fā)送了一份Ae樣本。太平洋生物科學公司的埃及伊蚊基因，其技術使基因序列比2007年的研究長得多。接下來，生物納米基因組學的科學家們確定了這些長序列是如何結合在一起的。最后，貝勒大學的研究人員使用了一種叫做Hi-C的方法來確定整個染色體上序列的排列。

“這是一份昂貴的工作。如果沒有我們公司合作伙伴捐贈的儀器和專業(yè)知識，我們就無法完成這項任務，”沃斯爾說?！鞍l(fā)了4143封郵件，用了1102天，發(fā)表這篇論文，真是可喜可賀！”

合作產生了一個全面的Ae目錄。埃及伊蚊——一個和它所來自的物種一樣強大的基因組。這個小組用新工具浪費了他們的工作時間。

了解敵人

研究人員配備了高質量的基因組藍圖，可以描述以前未知的基因。例如，他們發(fā)現(xiàn)了編碼數十種新型離子受體(IRs)的基因，這些受體可以檢測環(huán)境中的氣味，并幫助將蚊子引導到重要的地方，如產卵地或成熟的裸露膝蓋。有了關于紅外的新基因細節(jié)，研究人員現(xiàn)在可以開發(fā)新的驅蟲劑，干擾蚊子發(fā)現(xiàn)和叮咬我們的能力。

在分析基因組時，研究人員還注意到一些蚊子有多個編碼谷胱甘肽硫轉移酶(GST)的基因拷貝，谷胱甘肽硫轉移酶是一種中和農藥毒性的酶。馬修斯說，這一發(fā)現(xiàn)表明Ae。埃及伊蚊正在不斷發(fā)展，通過添加基因來破壞殺死它們的化學物質，從而保護自己免受人工毒素的侵害。這一發(fā)現(xiàn)可以幫助研究人員制造化學物質來消滅對現(xiàn)有殺蟲劑有抗性的蚊子。

一個更環(huán)保的對抗攜帶疾病的疾病的策略不是直接殺死它們，而是以一種威脅較小的方式修復它們的基因。研究人員報告說，他們的新基因組研究為如何完成這種基因調整提供了一些想法。

第一個涉及一點性別歧視。只有女性Ae。埃及的血宴；因此，減少女性人數需要減少病毒的傳播。通過查閱新的基因組，研究人員可以識別出決定蚊子性別的基因。這一發(fā)現(xiàn)可用于設計男性專用群體。正如馬修斯所說，“沒有女人，沒有咬傷，沒有疾病。”

然而，并不是所有的雌性蚊子都攜帶病毒。例如，研究人員知道有一些Ae。埃及伊蚊不會被登革熱病毒感染，所以不會傳染給人類。利用新的基因組，研究小組能夠定位控制病毒易感性的基因。通過進一步的研究，科學家可以改變Ae。埃及伊蚊的脫氧核糖核酸防止這一物種傳播疾病。

馬修斯說：“為了有效編輯蚊子基因組，你需要知道的不僅僅是相關基因的序列?！澳氵€需要知道周圍DNA區(qū)域的序列，這樣你就可以知道在哪里插入所需的基因。這就是為什么這個新基因組的正確性和完整性很重要?！?

一系列的改進

這些發(fā)現(xiàn)只突出了基因組潛在應用的一小部分。沃斯威爾實驗室正在積極利用這一點。

個工具進行新的實驗 - 而且他們并不孤單。在正式發(fā)表他們的研究前一年，該小組在線發(fā)布了他們的基因組。幾乎立即，全世界的科學家們開始將數據納入他們的研究中。

“一旦基因組公之于眾，人們便開始深入研究它，”馬修斯說。“數十個，甚至數百個實驗室已經在他們的工作中使用過它，而這個數字只會隨著我們論文的出版而增長。”

這項研究不僅有助于研究蚊子的科學家，也有助于那些試圖提高不同物種基因組資源質量和可用性的人。

“除了獲得最佳基因組閡伊蚊。，我們也提出了如何組裝等棘手的基因組的路線圖-無需72個合著者和三年的工作，”馬修斯說。“這就制定了采取任何有機體并將其轉化為遺傳易處理動物的策略。我發(fā)現(xiàn)這真的令人興奮。”