陈根:基因屏障,可改变繁衍基因?

文/陈根

CRISPR(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)技术发现于20世纪90年代初,其在发现的7年后首次用于生物化学实验,随后迅速成为人类生物学、农业和微生物学等领域流行的基因编辑工具。

CRISPR技术可以说是生物科学领域的游戏规则改变者,具有精准、廉价、强大、易于使用特点影响极其深远从改变老鼠皮毛的颜色到设计不传播疟疾的蚊子和抗虫害作物,再到修正镰状细胞性贫血等各类遗传疾病,CRISPR表现得都十分完美。

CRISPR编辑系统利用一种酶,能把一段作为引导工具的小RNA切入DNA,并可在切断处做其他改变。以往研究表明,通过这些介入,CRISPR能使基因组更有效地产生变化或突变

近日,基于CRISPR技术,科学家们开发出一种带有内置基因屏障的基因驱动装置,其可使驱动装置受到控制。在分子遗传学家Omar Akbari实验室的领导下,研究人员设计了合成苍蝇物种,在释放出足够数量后,作为基因驱动器,其可以在当地传播,并在需要时被逆转。

基因驱动带有内置基因屏障的装置供了一种非常安全和可逆转控制种群的方法研究人员利用苍蝇物种中的黑腹果蝇,使用CRISPR遗传编辑技术开发了带有内置基因屏障的苍蝇,这些苍蝇与野生版本的黑腹果蝇在生殖上不兼容,这就需要通过将其种群限制在50%以下来控制和逆转种群。

当带有内置基因屏障的物种以足够的数量部署在野外时,它们可以可控地成为一个种群,并在传播过程中取代所有的野生对应物。以疟疾为例,开发出带有遗传元素并有内置基因屏障的蚊子,其就无法传播疟疾。随着带有内置基因屏障的人造物种完成其暂时替代野生种群,它们的数量可以随着野生型种群的重新引入而减少。

尽管物种转换在自然界中不断发生,但创造一个新人工物种实际上是一个相对较大的生物工程。CRISPR系统简化了这一过程,为研究人员提供了一套确定的工具,实现了在任一生物体中进行物种进化的方法。

该发明传播的风险在可控制的范围内,未来,可为消除疾病和保护作物提供可能性。目前,相关研究成果已发表在《自然通讯》杂志上。

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