加州歐文2020年11月3日訊——利用一種被稱為“群體改造”的策略，即利用CRISPR-Cas9基因驅動系統(tǒng)將防止寄生蟲傳播的基因導入蚊子染色體，加州大學的研究人員為控制瘧疾寄生蟲傳播的基因技術進步做出了重大貢獻。
加州大學歐文分校博士后研究員阿德里亞娜阿道菲(Adriana Adolfi)與來自UCI、加州大學伯克利分校和加州大學圣地亞哥分校的同事合作，跟進這一群體的開創(chuàng)性工作，開發(fā)了一種基于CRISPR的基因驅動系統(tǒng)，可以增加抗蚊傳播能力，使蚊媒基因有效驅動雌蚊后代。
UCI病媒生物學家、微生物學、分子遺傳學和分子生物學教授唐納德詹姆斯說：“這項工作緩解了第一個基因驅動系統(tǒng)的一個大問題，即驅動抗藥性的蚊子的積累仍然可以傳播瘧疾寄生蟲?！鄙锘瘜W，他是這項研究的聯(lián)合首席研究員。
這項研究的合著者、加州大學圣地亞哥分校的杰出教授伊森比爾(Ethan Bier)說：“本文描述的第二代基因驅動系統(tǒng)可以應用于昆蟲生存或繁殖所需的數(shù)千個基因中的任何一個?！彼髮W遺傳與社會研究所科學主任?！半m然是在黑腹果蠅中開發(fā)的，但該系統(tǒng)可以很容易地移植到多種昆蟲物種中，這些昆蟲可以作為破壞性疾病的載體，如南美錐蟲病、睡眠病、利什曼病和蟲媒病毒病。”
他們描述了該團隊原始基因驅動程序的高效第二代版本，這是為-巴基斯坦的瘧疾媒介按蚊開發(fā)的。這項發(fā)表于2015年《美國國家科學院院刊》的研究是首次在蚊子中演示基于CRISPR的基因驅動。
在第一項研究中，當插入基因驅動的親本為雄性時，基因驅動的親本會遺傳給大約99%的后代，而當插入基因驅動的親本為雌性時，只有60%到70%的后代會遺傳。女性體內(nèi)會產(chǎn)生大量的反驅動染色體。原則上，這可以使這些雌性繼續(xù)傳播寄生蟲。
這項新研究的主要作者Adolfi和他的合作者通過給基因驅動程序配備一個插入驅動程序的目標基因的功能副本，解決了雌性動物不能被有效驅動的問題。目標基因的正常功能對于這種蚊子來說是必須的，這樣女性在進食后才能生存和生育，而驅動系統(tǒng)的功能通常在插入基因后被破壞。
在種群籠的研究中，產(chǎn)生的雌蚊表現(xiàn)出強烈而一致的驅動力，而反驅動染色體的產(chǎn)生可以忽略不計。這種將基因驅動插入對生存力或繁殖力至關重要的基因(包括挽救生存力或繁殖力喪失的功能基因)的策略，為雌性驅動的抗性提供了一種通用的解決方案。此外，新系統(tǒng)可以有效消除駕駛過程中的遺傳誤差，就像催化轉化器消除汽車的燃燒污染一樣。
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