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(qū)動(dòng)系統(tǒng)將防止寄生蟲(chóng)傳播的基因?qū)胛米尤旧w，加州大學(xué)的研究人員為控制瘧疾寄生蟲(chóng)傳播的基因技術(shù)進(jìn)步做出了重大貢獻(xiàn)。
加州大學(xué)歐文分校博士后研究員阿德里亞娜阿道菲(Adriana Adolfi)與來(lái)自UCI、加州大學(xué)伯克利分校和加州大學(xué)圣地亞哥分校的同事合作，跟進(jìn)這一群體的開(kāi)創(chuàng)性工作，開(kāi)發(fā)了一種基于CRISPR的基因驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可以增加抗蚊傳播能力，使蚊媒基因有效驅(qū)動(dòng)雌蚊后代。
UCI病媒生物學(xué)家、微生物學(xué)、分子遺傳學(xué)和分子生物學(xué)教授唐納德詹姆斯說(shuō)：“這項(xiàng)工作緩解了第一個(gè)基因驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)大問(wèn)題，即驅(qū)動(dòng)抗藥性的蚊子的積累仍然可以傳播瘧疾寄生蟲(chóng)。”生物化學(xué)，他是這項(xiàng)研究的聯(lián)合首席研究員。
這項(xiàng)研究的合著者、加州大學(xué)圣地亞哥分校的杰出教授伊森比爾(Ethan Bier)說(shuō)：“本文描述的第二代基因驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以應(yīng)用于昆蟲(chóng)生存或繁殖所需的數(shù)千個(gè)基因中的任何一個(gè)。”塔塔大學(xué)遺傳與社會(huì)研究所科學(xué)主任。“雖然是在黑腹果蠅中開(kāi)發(fā)的，但該系統(tǒng)可以很容易地移植到多種昆蟲(chóng)物種中，這些昆蟲(chóng)可以作為破壞性疾病的載體，如南美錐蟲(chóng)病、睡眠病、利什曼病和蟲(chóng)媒病毒病?！?
他們描述了該團(tuán)隊(duì)原始基因驅(qū)動(dòng)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(kāi)發(fā)的。這項(xiàng)發(fā)表于2015年《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》的研究是首次在蚊子中演示基于CRISPR的基因驅(qū)動(dòng)。
在第一項(xiàng)研究中，當(dāng)插入基因驅(qū)動(dòng)的親本為雄性時(shí)，基因驅(qū)動(dòng)的親本會(huì)遺傳給大約99%的后代，而當(dāng)插入基因驅(qū)動(dòng)的親本為雌性時(shí)，只有60%到70%的后代會(huì)遺傳。女性體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的反驅(qū)動(dòng)染色體。原則上，這可以使這些雌性繼續(xù)傳播寄生蟲(chóng)。
這項(xiàng)新研究的主要作者Adolfi和他的合作者通過(guò)給基因驅(qū)動(dòng)程序配備一個(gè)插入驅(qū)動(dòng)程序的目標(biāo)基因的功能副本，解決了雌性動(dòng)物不能被有效驅(qū)動(dòng)的問(wèn)題。目標(biāo)基因的正常功能對(duì)于這種蚊子來(lái)說(shuō)是必須的，這樣女性在進(jìn)食后才能生存和生育，而驅(qū)動(dòng)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(qiáng)烈而一致的驅(qū)動(dòng)力，而反驅(qū)動(dòng)染色體的產(chǎn)生可以忽略不計(jì)。這種將基因驅(qū)動(dòng)插入對(duì)生存力或繁殖力至關(guān)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(qū)動(dòng)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(guò)程中的遺傳誤差，就像催化轉(zhuǎn)化器消除汽車的燃燒污染一樣。
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